KR20050019939A - 전기 기계용 스트립형 세그먼트 및 적층 고정자 코어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 스트립 단부(18)에서 각 단부 윤곽(19)을 가지는, 전기 기계의 고정자용 스트립형 적층물에 관한 것이다. 상기 단부 윤곽(19)은 벤딩에 기인한 상기 적층물(10)의 길이 차이가 보상될 수 있는 있도록 형성된다.

Description

전기 기계용 스트립형 세그먼트 및 적층 고정자 코어{Strip-type segment and laminated stator core for an electrical machine}

본 발명은 전기 기계의 고정자용 스트립형 적층물 및 이러한 스트립형 적층물로 이루어진 고정자 적층물 패킷(stator lamination packet)에 관한 것이다.

독일 공개 공보 DE-OS 26 295 32 로부터 이미, 우선 플랫형으로 존재하는 아이언 패킷 전기 기계용 고정자가 공지되어 있다. 이를 위해 슬롯을 포함하는 스트립형 적층물은, 플랫 적층물 패킷을 형성하도록 배치된다. 이 경우 개별 적층물의 모든 슬롯은 동일한 방향으로 향함으로써, 전체적으로 상기 패킷의 빗형태의 배치가 이루어진다. 이러한 평평한 패킷은 하기에서 플랫 패킷으로 지칭된다. 이러한 플랫 패킷은 상기 공개 문서에 따라 추가 단계에서 라운드형으로 벤딩됨으로써, 통상적인 링형 고정자 적층물 패킷처럼 사용될 수 있는 고정자 적층물 패킷이 얻어진다. 상기 문서에서 이미, 플랫 패킷의 라운딩 벤딩이후에 마주 놓인 적층물의 양 단부들이 작은 간격에 의해 분리되어 있는 것이 기술되어 있다. 상기 양 단부들을 적어도 연결하기 위해, 상기 단부들에는 코팅 금속이 제공되어 용접에 의해 서로 연결된다. 이러한 실시예는 2 개의 단점을 가진다. 우선 추가 코팅 금속이 제공되어야 하고, 한편으로는 상기 코팅 금속을 용융시키기 위해, 다른 한편으로는 상기 코팅 금속을 양 단부들과 연결시키기 위해, 상기 코팅 금속은 한편으로는 비용이 들고 다른 한편으로는 높은 에너지 소비를 요구한다. 추가 단점으로서, 상기 코팅 금속은 고정자의 축방향으로 비교적 큰 비적층 횡단면을 발생시킨다는 점이다. 이것은 고정자의 횡단면에서 상승된 와류 흐름으로 인해 상응하는 와류 흐름 손실을 상승시킨다. 또한 코팅 용접에 의해 비교적 많은 에너지가 고정자로 제공된다. 또한 선행 기술에서 언급된 양 단부들 사이의 갭은 상기 지점에서 불량한 효율을 야기한다.

도 1은 고정자용 스트립형 적층물의 측면도이고,

도 2는 제 2 실시예로서 스트립형 적층물의 단부 영역의 단면도이고,

도 3은 마찬가지로 제 3 실시예로서 스트립형 적층물의 단부 영역이고,

도 4는 본 발명에 따른 스트립형 적층물로 이루어진 고정자의 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 스트립형 적층물로 이루어진 고정자를 가진 전기 장치의 상징도이고,

도 6은 선행 기술에 따른 스트립형 적층물이고,

도 7은 선행 기술에 따른 용접 이전의 결합 지점의 단면도이다.

독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 전기 기계의 고정자용 스트립형 적층물은, 변형된 단부 윤곽이 벤딩에 의해 야기된 적층물의 길이 차이를 보상함으로써, 양 단부들 사이에 라운딩 벤딩 이후에, 양 정면들 사이 또는 단부들 사이에 더 이상 간격이 존재하지 않는다는 장점을 가진다. 상기 양 단부들은 코팅 용접없이 연결될 수 있다. 이것은 추가 재료가 용융될 필요가 업는 장점을 가진다. 에너지 유입이 적으므로 용접 방법이 사용될 수 있고, 이는 매우 경제적이다. 여기서는 예컨대 레이저 용접 방법이 적합하다.

종속항에서 구현된 조치에 의해, 독립 청구항에 따른 스트립형 적층물의 바람직한 개선예가 가능하다. 적층물이 중립 벤딩 라인을 가진 요크 영역을 포함하면, 고정자의 외측에 사이 공간없이 양 단부들의 결합 과정에 대한 요구가 실현될 수 있고, 이 때 요크 영역은 중립 벤딩 라인 건너편의 티쓰 반대편 측면에서 중립 라인보다 길다. 고정자의 외주는 둥글며 폐쇄되어 있고 이미 언급된 레이저 용접 방법에 의해 결합된다.

또한 중립 벤딩 라인과 티쓰를 향한 요크의 측면 사이의 요크 영역에서 요크 영역은 중립 라인보다 짧다. 이러한 조치에 의해 전체적으로 요크의 외측과 요크의 내측 또는 양 단부들 사이의 사이 공간이 방지된다.

전체적으로 적층물의 단부에 여러 가지 보상 실시예가 제공되고, 추가 실시예로서, 적층물은 일 단부에서 오목하게 그리고 다른 단부에서는 볼록하게 형성됨으로써, 양 형태들은 우선 보상하도록 갭이 없는 경우 서로 보충되고, 다른 한편으로는 포지티브 결합을 야기하는데, 이는 양 단부들 사이의 결합을 지지한다.

또한 전기 기계용 고정자 적층물 패킷이 제공되고, 상기 고정자 적층물 패킷은 상기 청구항들 중 하나에 따른 적층물로 제조된다. 이러한 고정자 적층물 패킷은 매우 양호한 윤형(roundness)을 가지므로 둥글게 구멍이 뚫린 베어링 플레이트로 매우 간단하게 삽입될 수 있다.

본 발명에 따른 스트립형 적층물의 도면 및 실시예에는 고정자 적층물 패킷 및 상응하는 전기 장치가 도시된다.

도 1에는 본 발명에 따른 스트립형 적층물(10)이 도시된다. 적층물(10)은 요크 영역(12) 및 상기 요크 영역(12)과 일체형으로 연결된 티쓰(14)로 이루어진다. 티쓰(14)와 요크 영역(12)은 공동 평면에 놓인다. 적층물(10)은 서두에 기술된 선행 기술과 같이, 평면에서 벤딩되도록 제공된다. 이 경우 요크 영역(12)은 순환링의 형태를 취하고, 이것은 링형 적층물로 제조된 고정자에 의해 알려져 있다. 이렇게 제공된 요크 영역(12) 및 티쓰(14)에서의 벤딩시 티쓰(14)는 방사 방향으로 내부로 향한다. 요크 영역(12)의 내부에 벤딩시 통상으로 "중립 파이버(neutral fiber)"로 지칭되는 중립 라인이 발생되고, 이는 요크 영역(12)의 대략 중앙에서 발생되고 여기서는 중립 벤딩 라인(16)으로 지칭된다. 이러한 중립 벤딩 라인은 인장 응력 또는 압축 응력이 제공되지 않는 벤딩될 재료 또는 벤딩된 재료 내의 영역 또는 라인에 상응한다.

적층물(10)은 각 단부 윤곽(19)을 가지는 각 2 개의 단부(18)를 포함하고, 상기 단부들은 요크 영역(12) 및 각 단부 티쓰(21)를 통해 연장된다. 양 단부 티쓰(21)는, 그 작용이 전체 티쓰(14)에 상응하는 티쓰를 함께 형성하도록 구현된다. 단부 윤곽(19)의 일부는 양 단부 티쓰(21)를 제한한다. 단부 윤곽(19)의 상기 부분은 중립 벤딩 라인(16)에 대해 수직으로 향하지 않고 오히려 단부 윤곽(19)의 상기 부분은 벤딩 라인(16)과 함께 90°보다 큰 각을 형성한다. 티쓰(14)와는 달리 양 단부 티쓰(21)는 요크 영역(12)으로부터 약간 스프레딩되어 떨어져있다. 각 단부 티쓰(21)와 인접한 티쓰(14) 사이의 슬롯은 각 2 개의 직접 인접한 티쓰들(14) 사이의 슬롯보다 크다.

스트립형 적층물의 연장된 원래 상태에서 요크 영역(12)에 적어도 3 개의 다른 크기가 제시될 수 있다. 티쓰(14)의 반대편 측면에 있는 요크 영역(12)의 측면에, 즉 고정자의 후반 외주에, 크기(I_a)가 제시된다. 중립 벤딩 라인(16)의 영역에, 즉 요크 영역(12)의 대략 중앙에 중립 벤딩 라인(16)의 길이(I_n)가 검출될 수 있다. 또한 요크 영역(12)의 후반 내주에, 즉 정확히 티쓰(14)가 요크 영역(12)으로 전이되는 지점에 길이가 측정될 수 있다. 상기 길이는 도면 부호 I_z를 가진다.

길이들(I_a ,I_n ,I_z)에 있어서, 벤딩에 의한 적층물(10)에서의 길이 차이를 단부 윤곽(19)에 의해 보상할 수 있게 하는 조건하에 다음의 조건이 적용된다 : 길이(I_a )는 중립 벤딩 라인(16)의 길이(I_n )보다 커야한다. 따라서 적층물(10)은 중립 벤딩 라인(16)을 가진 요크 영역(12)을 포함하고, 상기 요크 영역은 중립 벤딩 라인(16) 건너편의 티쓰(14) 반대편 측면에 있는 요크 영역(12)의 측면에서 중립 벤딩 라인(16)보다 길다.

다른 소정의 조건으로서, I_z 는 I_n 보다 작다는 것이다. 이러한 공식은 다음의 조건과 동일한 의미를 가진다. 즉 적층물(10)은 중립 벤딩 라인(16)을 가진 요크 영역(12)을 포함하고, 요크 영역은 중립 벤딩 라인(16) 건너편의 티쓰(14)를 향한 측면에서 중립 벤딩 라인(16)보다 짧다. 단부 티쓰(21)는 마찬가지로 한 측면과 함께 단부 윤곽(19)의 일부를 형성한다. 도 1에 따른 도면에서 양 단부 윤곽(19)은 단부 티쓰(21)와 함께 오목한 단부 윤곽(19)을 형성한다. 도 1에 따른 실시예에서 요크 영역(12)과 단부 티쓰(21) 사이의 단부 윤곽의 전이부는 평활하지 않고 뾰족하게 연장하는 것이 도시된다.

도 2에는 단부 윤곽(19)의 변형예가 도시된다. 도 1에 따른 실시예와 달리 도 2에 따른 실시예에서 단부 윤곽(19)은 벤딩부가 없음으로, I_a ,I_n ,I_z에 관련된 공식에 따른 관계가 유효성을 가짐에도 불구하고, 단부 윤곽(19)은 실질적으로 직선으로 연장하며 따라서 단부 티쓰(21)는 도 1에서 보다 약간 더 좁게 구현된다. 도 2에 도시된 점선은 선행 기술에 따른 윤곽(19)을 도시한다.

도 3에는 적층물(10)에 대한 추가 실시예가 도시된다. 이 경우 적층물(10)의 양 단부 윤곽(10)은 서로 마주 놓인다. 이 경우 협력이 명확해진다. 여기서 적층물(10)은 한 단부(18)에서 오목한 단부 윤곽(19)을 가지고, 다른 단부에서는 볼록한 단부 윤곽(19)을 가진다. 양 단부 윤곽(19)은 다시, 벤딩에 의해 야기된 적층물의 길이 차이가 보상될 수 있도록 설계된다. 또한 오목한 또는 볼록한 형태를 가진 양 단부의 형성으로 인해 일정한 포지티브 결합이 가능해진다.

도 4에는 고정자 적층물 패킷(23)이 도시된다. 특히 여기서 적층물(10)의 단부(18)가 서로 결합되는 결합 지점(22)이 도시된다. 고정자 적층물 패킷(23)은 특성 개수의 우선 스트립형 적층물(10)로 이루어지고, 상기 적층물은 선행기술에서와 같이, 티쓰(14)가 방사 방향으로 내부로 향하도록 라운딩 고정자 아이언쪽으로 벤딩된다. 고정자 적층물 패킷(23)의 적층물(10)은 이미 기술된 스트립형 적층물(10)에 대한 실시예들 중 하나에 따라 제조된다.

도 5에는 도 4에 따른 고정자 적층물 패킷(23)을 가진 전기 기계(25)가 도시된다. 상기 도면은 상징적이다. 고정자 적층물 패킷(23)은 도시되지 않은 권선을 가지고, 이와 함께 고정자를 형성하며, 상기 고정자는 도시되지 않은 회전자와의 상호 작용을 위해 제공된다. 권선은 적층물 패킷이 스트레칭되어 평평한 상태에서, 티쓰(14)와 단부 티쓰(21) 사이의 슬롯 안으로 제공된다. 또한 이러한 방법으로 제조된 고정자 적층물 패킷은, 공지된 삽입 기술에 의해 슬롯으로 삽입되는 권선용으로도 적합하다.

도 6은 단부(18)가 벤딩에 의해 야기된 적층물(10)의 길이 차이를 보상하도록 형성되지 않은, 선행기술에 공지된 종래의 스트립형 적층물(10)을 도시한다.

도 7에는 이러한 종래의 스트립형 적층물(10)의 라운딩 벤딩의 실현이 도시된다. 결합 지점(22)에서 고정자 아이언(23) 외주의 갭이 발생하는 것을 명확하게 알 수 있다.

Claims (6)

1. 각 스트립 단부(18)에서 각 단부 윤곽(19)을 가지는, 전기 기계의 고정자용 스트립형 적층물에 있어서,

   상기 단부 윤곽(19)에 의해, 벤딩에 기인한 상기 적층물(10)의 길이 차이가 보상될 수 있는 것을 특징으로 하는 스트립형 적층물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 적층물(10)이 중립 벤딩 라인(16)을 가진 요크 영역(12)을 포함하고, 상기 요크 영역은 상기 중립 벤딩 라인(16) 건너편의 티쓰(14) 반대편 측면에서 상기 중립 벤딩 라인(16)보다 긴 것을 특징으로 하는 스트립형 적층물.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 적층물(10)이 중립 벤딩 라인(16)을 가진 요크 영역(12)을 포함하고, 상기 요크 영역은 상기 중립 벤딩 라인(16) 건너편의 티쓰(14)를 향한 측면에서 상기 중립 벤딩 라인(16)보다 짧은 것을 특징으로 하는 스트립형 적층물.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 적층물(10)이 일 단부에서 오목하게 그리고 다른 단부에서 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립형 적층물.
5. 전기 기계용 고정자 적층물 패킷에 있어서,

   상기 전기 기계용 고정자 적층물 패킷은 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 적층물(10)로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자 적층물 패킷.
6. 제 5항에 따른 고정자 적층물 패킷을 구비한 전기 기계.