KR200408923Y1 - 와이어 라우팅 구성요소를 갖는 절연된 고정자 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각 치형부 영역을 덮는 파우더 코트 절연체를 갖는 고정자 치형부를 포함하는 전기 기계용 고정자에 관한 것이다. 라우팅 구성요소를 갖는 엔드캡은 고정자의 한쪽 측면상에 위치한다. 와이어는 고정자 치형부 상의 파우더 코트 절연체 주위으로 연장되어 접촉되고, 라우팅 구성요소를 통하여 라우트된다.

치형부, 파우더 코트 절연체, 고정자, 엔드캡

Description

와이어 라우팅 구성요소를 갖는 절연된 고정자{Insulated Stator With Wire Routing Element}

도1은 본 고안의 일실시예에 관한 고정자 바디의 투상도이다.

도2는 본 고안의 다른 실시예에 관한 와이어 라우팅 구성요소를 갖는 엔드캡의 투상도이다.

도3은 본 고안의 다른 실시예에 관한 조립 고정자의 투시도이다.

도4는 본 고안의 다른 실시예에 관한 고정자의 투상평면도이다.

도5는 본 고안의 다른 실시예에 관한 전기 기계의 단면도이다.

본 고안은 전기 기계(electric machine)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 기계용 고정자 상의 절연 및 라우팅 와이어에 관한 것이다.

고정자의 치형부(tooth) 주위에 감겨 고정자 극을 형성하는 와이어를 포함하는 다양한 종류의 전기 기계들이 알려져있다. 권선에 의한 극의 전자기화 때문에 발생하는 누설전기 및 표면전류를 줄이기 위하여, 각 치형부는 일반적으로 와이어로 감기 전에 절연 물질로 덮여있다. 상기 절연 물질로는 흔히 카드보드 또는 이와 유사한 부피가 큰 물질이나 직물이 있다. 고정자의 바디로부터 와이어를 절연하고, 고정자에 와이어를 라우팅하는 여러 가지 방법들이 알려져 있다.

예컨대, 내부 고정자는 카드보드, 카드보드와 같은 것, 또는 플라스틱 절연구조로 덮여있는 각 치형부 또는 치형부 영역을 갖는다고 알려져 있다. 와이어는 각 치형부 주위에 감겨 상기 절연 구조를 덮는다. 또한, 엔드캡(end cap)은 와이어와 고정자 바디간에 절연을 제공하는 형태 또는 확장을 갖는 것으로 알려져 있다. 가끔 고정자 바디로부터 와이어를 절연하기 위하여 엔드캡 확장 및 분리 절연 물질의 조합이 사용된다.

소정의 고정자 배열에 있어서, 하나의 엔드캡은 고정자의 양쪽에 부착되도록 형성된다. 예컨대, 하나 또는 두개의 플라스틱 엔드캡은 각 고정자 치형부에 대응하는 플라스틱 돌출부를 포함할 수 있고, 특정 고정자 바디 두께에 대한 합동 길이를 갖는다. 이러한 배열에서, 두개의 엔드캡이 고정자 바디 상에 위치했을 때, 상기 플라스틱 돌출부들은 고정자 치형부의 벽들과 양면을 덮는다. 이처럼 감겨진 와이어는 치형부를 덮는 엔드캡 영역을 덮고 고정자 바디와 접촉하지 않는다.

본 고안의 고안자는 전기모터, 발전기 및 다른 동전기 기계(dynamoelectric)와 같은 전기 기계용 절연 고정자를 새로운 방법으로 디자인하는데 성공하였다. 이는 파우더 코트 절연체(powder coat insulation) 및 와이어 라우팅 장치(wire routing device)의 사용을 포함한다. 많은 경우에, 이러한 기술들은 다양한 두께를 갖는 고정자들에 쉽게 적용될 수 있다. 어떤 경우에는 이러한 기술들에 의하여 열 소실의 개선, 코일 사이즈의 감소, 및/또는 와이어 길이의 감소라는 효과를 얻게 된다.

본 고안의 한 실시양상에 따르면, 고정자 치형부를 갖는 고정자의 제조방법은 고정자의 각 치형부 영역을 파우더 코트하는 단계를 포함한다. 라우팅 구성요소를 갖는 하나의 엔드캡은 고정자의 한쪽 측면에 위치하고, 하나의 와이어가 각 치형부 주위에 감겨서 상기 와이어가 각 치형부의 파우더 코트 영역에 접촉한다. 상기 와이어는 엔드캡의 라우팅 구성요소를 사용하여 라우트된다.

본 고안의 다른 실시양상에 따르면, 전기 기계용 고정자는 각 치형부 주위으로 연장된 와이어를 갖는 고정자 치형부를 포함한다. 고정자 치형부로부터 상기 와이어를 절연하는 수단은 와이어를 라우팅하기 위한 수단과 함께 포함된다.

본 고안의 또 다른 실시양상에 따르면, 전기 기계용 고정자는 각 치형부의 영역을 덮는 파우더 코트 절연체를 갖는 고정자 치형부를 포함한다. 라우팅 구성요소를 갖는 엔드캡은 고정자의 한쪽 측면에 위치한다. 와이어는 고정자 치형부 상의 파우더 코트 절연체 주위로 연장되어 접촉하고, 라우팅 구성요소를 통하여 라우트된다.

본 고안의 또 다른 실시양상에 따르면, 전기 기계는 외부 회전자(outer rotor) 및 내부 고정자(inner stator)를 갖는다. 상기 고정자는 치벽(tooth wall)을 갖는 치형부를 포함한다. 파우더 코트 절연체는 치벽을 포함하는 각 치형부의 영역을 덮는다. 와이어 라우팅 구성요소를 갖는 엔드캡은 상기 고정자의 한쪽 측면 에 위치한다. 와이어는 상기 치형부 상의 파우더 코트 절연체 주위으로 연장되어 접촉하고, 와이어 라우팅 구성요소에 의해 라우트된다.

본 고안의 또 다른 실시양상은 후술하는 도면 및 상세한 설명에서 일부 명확해지고, 일부 지적될 것이다. 본 고안 상세한 설명 및 특정 실시예에는 본 고안의 바람직한 실시예를 나타내고 있지만, 이는 단지 본 고안을 설명하기 위한 것으로, 본 고안의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

본 고안의 실시예들은 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 충분히 이해할 수 있다.

도면에 있어서 관련된 참조부호는 관련된 구성요소들을 나타낸다. 후술하는 설명은 사실상 단지 예시한 것으로서, 본 고안, 그 응용 또는 사용을 제한하는 것이 아니다.

본 고안의 한 실시양상은 고정자 치형부를 갖는 고정자의 제조방법이다. 각 치형부 영역은 파우더로 코팅되어 있다. 라우팅 구성요소를 갖는 엔드캡은 고정자의 한쪽 측면에 위치하고, 와이어가 각 치형부 주위에 감겨있어, 상기 와이어는 각 치형부의 파우더 코트된 영역에 접촉한다. 상기 와이어는 엔드캡의 라우팅 구성요소를 사용하여 라우트된다. 상기 방법은 또한 엔드캡의 와이어 결합 구성요소 상에서 상기 와이어를 종단시키는 단계를 포함할 수 있다. 제2 엔드캡이 또한 고정자의 제2 측면상에 위치될 수 있다.

본 고안의 다른 실시양상에서, 전기 기계용 고정자는 각 치형부 영역을 덮는 파우더 코트 절연체를 갖는 고정자 치형부를 포함한다. 라우팅 구성요소를 갖는 엔드캡은 고정자의 한쪽 측면상에 위치된다. 와이어는 고정자 치형부상의 파우더 코트 절연체 주위으로 연장되어 접촉하고, 라우팅 구성요소를 통해서 라우팅된다. 다양한 고정자의 예시들이 지금 도1, 2, 3 및 4를 참조하여 설명될 것이다. 도1은 파우더 코트 마감(finish) 영역을 갖는 고정자 바디의 한 실시예를 나타낸다. 도2는 복수의 라우팅 구성요소를 갖는 엔드캡에 관한 한 실시예를 나타낸다. 도3 및 도4는 각 고정자 치형부의 영역상에 파우더 코트 마감영역 및 복수의 라우팅 구성요소를 갖는 적어도 하나의 엔드캡을 갖는 고정자의 2개의 실시예를 나타낸다.

도1에서, 고정자(100)는 페리미터(perimeter)(108) 상에 형성된 고정자 치형부(105)를 갖는 고정자 바디(102)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 각 치형부(105)는 치형부(105)의 기저부보다 큰 호길이를 갖는 치관부(tooth crown)(106)를 가질 수 있다. 상기 고정자 바디(102)는 고정자 바디(102)의 페리미터를 특정하는 상면과 하면 및 페리미터 고정자면(116)을 갖는다. 각 치관부(106)의 복수의 외측면(112)은 페리미터 고정자 면(116)을 형성한다. 각 치형부(105)는 또한 인접한 치형부(105)에 향하는 치벽(118)을 특정하는 반지름을 갖는다. 치형부 공동(tooth cavity)(114) 또는 슬롯은 인접한 두개의 치형부(105) 사이에 형성되고, 두개의 서로 대향하는 치벽(118)들로 특정된다. 고정자 바디(102)는 고체 또는 단일결정 철 또는 금속구조 또는 자기적으로 도전 물질의 라미네이션 또는 층의 스택일 수 있다.

파우더 코트 마감(110)은 각 치형부(105) 영역을 포함하는 고정자 바디(102) 의 외부 영역을 덮는다. 상기 파우더 코트 영역(110)은 각 치형부의 상면 및 하면 및/또는 치벽(118)을 포함할 수 있다. 한 실시예에서 상기 파우더 코트(110)는 고정자 바디(102)의 외부 전체를 덮고, 다른 실시예에서 상기 파우더 코트(110)는 페리미터 고정자 면(116)을 제외한 고정자 바디의 외부 전체를 덮는다. 이처럼 소정의 실시예에서는 파우더 코트 마감(110)은 외부 치관면(112)을 덮지 않는다. 상기 파우더 코트 마감(110)은 소정의 실시예에서 샤프트 홀(104)의 내측면 전체 또는 일부를 덮는다. 상기 파우더 코트 마감(110)은 고정자 바디(102) 또는 치형부(105)에 상당한 부피 또는 크기의 증가 없이 고정자 바디(102) 및/또는 치형부(105)에 절연 덮개를 제공한다. 특히, 파우더 코트 마감(110)은 추가 또는 부가적인 절연구조 또는 절연 물질 없이도 치형부(105) 또는 고정자 바디(102)와 상기 치형부(105) 주위을 감고 있는 와이어 사이를 절연시킨다.

이 예시적인 실시에에 기재된 바와 같이, 상기 고정자 바디(102)는 샤프트 홀(104)을 특정한다. 고정자(100)는 또한 고정자를 전기 기계 장치에 설치(mount)하기 위한 하나 또는 그 이상의 고정자 설치 특징을 갖는다. 도1에 도시된 바와 같이, 고정자 바디(102)는 하나의 특정 전기 기계 장치 설치 배열에서 고정자 바디(102)를 설치하기 위하여 형성된 설치 홀(120)을 포함한다.

도2에 있어서, 엔드캡(200)은 엔드캡 바디(202)를 포함한다. 엔드캡 바디(202)는 플라스틱 또는 합성물질과 같은 비-전도성 물질일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 와이어 라우팅 구성요소는 와이어의 라우팅을 제공한다. 와이어 라우팅 구성요소에 대한 2개의 실시예는 엔드캡 바디(202)의 외부 페리미터 주위에 위치하는 채널 가이드(206) 및 프롱(prong)(204)으로 도시되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 라우팅 구성요소는 또한 하나 또는 그 이상의 틴(tine), 슬롯, 채널, 돌출부(protrusion), 및/또는 클립(clip)을 포함할 수 있다. 상기 엔드캡(202)은 또한 도2에 도시된 바와 같이 전기적 커낵터 또는 절연 변위 커낵터 단자(IDCT)와 같은 와이어 결합 구성요소(210)를 포함할 수 있다. 상기 와이어 결합 구성요소(210)는 하나 또는 그 이상의 고정자 와이어를 종결시키도록 구성되고, 전기 기계에 관련된 와이어 커낵터와 전기적으로 상호작용하도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 엔드캡 바디(202)는 샤프트가 삽입되는 엔드캡 샤프트 홀(212)를 특정한다(도5에 예시되어 있다). 상기 엔트캡 샤프트 홀(212)는 고정자 홀(104)와 상호작용할 수 있다. 상기 엔드캡 바디(202) 또한 상기 엔드캡(200)을 전기 기계 또는 전기 기계 장치에 설치하는 하나 또는 그 이상의 설치 특성을 특정한다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 설치 특성은 엔드캡 설치 홀(208)일 수 있다. 예컨대, 상기 엔드캡 설치 홀(208)은 조립할 때 고정자 설치 홀(120)에 맞출 수 있다. 작동시에, 이러한 설치 배열은 고정자 바디(102)와 전기 기계 또는 그 장치에 설치되는 고정자 사이의 엔드캡(200)의 결합을 제공한다(도5에 예시되어 있다). 다른 실시예에서, 제1 및 제2 엔드캡(200)은 조립된 고정자 내의 고정자 바디(102)의 두 대응면상에 위치한다(도3에 예시되어 있다). 도2에 도시된 바와 같이, 엔드캡(200)은 단지 고정자 바디(102)의 한쪽 측면 영역을 덮도록 구성된다. 다른 실시예에서, 상기 엔드캡(200)은, 샤프트홀(104)에 위치하고 있는 샤프트로부터 고정자 바디(102)가 전기적으로 절연되도록, 고정자 샤프트 홀(104)의 내부 표면의 일부 또는 전체를 덮도록 설정될 수 있다.

도3 및 도4로부터, 고정자(300) 및/또는 고정자(400)는, 고정자(100) 및 고정자(100)의 대응면에 위치하는 2개의 엔드캡(200A 및 200B)을 포함한다. 한 실시예에서, 엔드캡(200A) 및 엔드캡(200B)는 동일하다. 다른 실시예에서, 오직 엔드캡(200A)만이 프롱(204) 및 채널가이드(206) 및/또는 하나 또는 그 이상의 와이어 결합 구성요소(210A 및 210B)와 같은 하나 또는 그 이상의 라우팅 구성요소를 포함한다. 도3 및 4로부터 하나 또는 그 이상의 와이어(302)가 각 치형부(105)의 반경 주위에 감긴다. 상기 와이어(302)는 파우더 코트(110) 절연체를 갖는 고정자(100) 영역에 접촉하는 각 치형부(105)에 감긴다. 도시된 바와 같이 와이어(302)는 와이어 리드(304A 및 304B)를 포함한다. 그러나 다른 실시예에서는 다른 갯수의 와이어 리드(304)가 존재할 수 있다. 도3에 도시한 바와 같이, 상기 와이어 리드(304A)는 하나 또는 그 이상의 와이어 처리 프롱(204) 및 채널가이드(206)에 라우트 되어있고, 와이어 결합 구성요소(210A)상에 전기적으로 종단되어 있다. 동일하게, 와이어 리드(304B)는 프롱(204) 및 채널 가이드(206)에 라우트 되어있고, 결합 구성요소(210B)상에 전기적으로 종단되어 있다. 외부 에너지원(도시되지 않음)으로 활성화된 때에는, 와이어(302) 및 관련 치형부(105)는 고정자(300)의 자화된 고정자 극을 생성한다.

고정자(300)는 전기 기계 또는 전기 기계 장치에 설치될 수 있어, 하나 또는 두개의 엔드캡(200A 및 200B)은 고정자(300)를 전기적으로 절연시킨다. 전기 기계(500)의 이러한 실시예는 도5에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 회전자 및 고정 자 어셈블리(502)는 외부 회전자(504)에 걸쳐 내부 고정자(300)를 포함하여 형성되어 있다. 상기 외부 회전자(504)는 고정자 극을 형성하는 복수개의 영구자석(506)을 포함한다. 상기 고정자(300)는 고정자 치형부(105)(도시하지 않음) 영역 상에 파우더 코트 절연체(110)(도시하지 않음)를 포함하고 있다. 상기 엔드캡(200A 및 200B)는 라우팅 와이어(302)(도시하지 않음)를 제공한다. 상기 전기 기계(500)는 샤프트(508) 및 고정자 마운팅(510)을 포함하고 있다. 상기 고정자(300) 및 회전자(504)는 샤프트(509) 주위에 위치한다. 상기 기재된 실시예에는, 상기 회전자(504)는 전기 기계(500)의 회전 작동을 위한 샤프트와 짝을 이루게 된다. 상기 고정자(300)는 고정자 마운팅(510)에 설치되어, 상기 엔드캡(200A)이 고정자(300)를 고정자 마운팅(510)으로부터 전기적으로 절연시킨다.

상기 본 명세서에 기재된 실시예에는 외부 회전자를 갖는 전기 기계용 내부 고정자에 관하여 기재되어 있지만, 본 고안의 다른 실시예는 내부 회전자를 갖는 전기 기계용 외부 고정자를 포함한다.

본 명세서에 기재된 본 고안의 하나 또는 그 이상의 실시예에는, 내부 고정자, 및 모터, 발전기 또는 동전기 기계와 같은 전기 기계의 개선된 디자인을 제공한다. 다른 실시예에서는 개선된 고정자 디자인 및/또는 고정자(300)의 개선된 재조 및 조립을 제공한다. 예컨대, 다른 실시예들은 다양한 두께의 고정자에 대한 교환가능한 엔드캡으로 고정자의 열 분산 개선, 특정 토크 출력을 위해 필요한 와이어 양의 감소, 및/또는 일정한 토크 출력을 제공하기 위한 고정자 두께의 감소를 제공한다.

실시예 및 본 고안의 관점들에 있어서, "하나", "한" 및 "상기" 와 같은 단어들은 하나 또는 그 이상의 구성요소를 나타내기 위하여 사용되었다. "포함하는" 및 "갖는"과 같은 단어들은 포함적인 의미로서 열거한 구성요소에 부가적인 구성요소를 더 가질 수 있는 것을 나타내기 위하여 사용되었다.

상기 관점으로부터, 본 고안의 예시적인 실시예들은 보다 유리한 효과를 제공한다. 상기 예시적인 구성 및 방법으로부터 본 고안의 범위 내에서 다양한 변화가 가능하기 때문에, 상기 기재 및 첨부된 도면에 기재된 모든 구성요소들은 본 고안을 설명하기 위한 것으로, 제한하기 위한 의도로 사용된 것이 아니다.

더 나아가, 여기에 기재된 단계들은 논의되거나 설명되어진 특정 순서에 반드시 따라야만 하는 것은 아니다. 또한, 선택적이거나 부가적인 단계를 더 채용할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에 기재된 본 고안의 하나 또는 그 이상의 실시예에는, 내부 고정자, 및 모터, 발전기 또는 동전기 기계와 같은 전기 기계의 개선된 디자인을 제공한다. 다른 실시예에서는 개선된 고정자 디자인 및/또는 고정자(300)의 개선된 재조 및 조립을 제공한다. 예컨대, 다른 실시예들은 다양한 두께의 고정자에 대한 교환가능한 엔드캡으로 고정자의 열 분산 개선, 특정 토크 출력을 위해 필요한 와이어 양의 감소, 및/또는 일정한 토크 출력을 제공하기 위한 고정자 두께의 감소를 제공한다.

Claims (22)

1. 전기 기계용 고정자로서,

   고정자 치형부;

   각 치형부 영역을 덮는 파우더 코트 절연체;

   상기 고정자의 한쪽 측면에 위치하고, 라우팅 구성요소를 포함하는 엔드캡; 및

   상기 고정자 치형부 상의 상기 파우더 코트 절연체 주위으로 연장되어 접촉하고, 상기 라우팅 구성요소를 통하여 라우트되는 와이어;

   를 포함하는 고정자.
2. 제 1항에 있어서,

   각각의 고정자 치형부는 치벽을 포함하고, 인접한 치벽은 슬롯을 특정하고,

   상기 파우더 코트 절연체는 상기 치벽을 덮는 것을 특징으로 하는 고정자.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 파우더 코트 절연체는 상기 고정자의 제1 측면 및 제2 측면을 덮는 것을 특징으로 하는 고정자.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 엔드캡은 제1 엔드캡이고,

   상기 고정자의 제2 측면에 결합된 제2 엔드캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정자.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제2 엔드캡은 제1 엔드캡과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 고정자.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 엔드캡은 전기 기계에서 고정자를 설치하기 위해 구성된 비-전도성 마운팅 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정자.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 고정자는 내부 고정자인 것을 특징으로 하는 고정자.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 라우팅 구성요소는 프롱, 채널 및 와이어 결합 구성요소 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고정자.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 엔드캡은 상기 와이어에 전기적으로 결합된 와이어 결합 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정자.
10. 외부 회전자 및, 치벽을 갖는 치형부를 포함하는 내부 고정자;

    상기 치벽을 포함하는 각각의 치형부 영역을 덮는 파우더 코트 절연체;

    고정자의 한쪽 측면에 위치하고, 와이어 라우팅 구성요소를 포함하는 엔드캡; 및,

    상기 치형부 상의 상기 파우더 코트 절연체 주위으로 연장되어 접촉하고, 상기 라우팅 구성요소에 의해 라우트되는 와이어;

    를 포함하는 전기 기계.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 전기 기계는 전기 응용 모터인 것을 특징으로 하는 전기 기계.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 엔드캡은 비-전도성인 것을 특징으로 하는 전기 기계.
13. 제 10항에 있어서,

    상기 라우팅 구성요소는 프롱, 채널 및 와이어 결합 구성요소 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
14. 제 10항에 있어서,

    상기 엔드캡은 제1 엔드캡이고,

    상기 고정자의 제2 측면에 결합된 제2 엔드캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
15. 전기 기계용 고정자로서,

    고정자 치형부;

    각 치형부 주위으로 연장된 와이어,

    상기 고정자 치형부로부터 와이어를 절연하기 위한 수단; 및,

    상기 와이어를 라우팅하기 위한 수단;

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정자.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 와이어를 전기적으로 종단하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정자.
17. 제 15항에 있어서,

    고정자 마운팅을 고정자와 전기적으로 절연시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정자.
18. 제 15항에 있어서,

    상기 고정자는 내부 고정자인 것을 특징으로 하는 고정자.
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