KR20100021445A - 엘리베이터 구동장치의 전동 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정자(10) 및 회전자를 포함하고, 상기 고정자 및/또는 회전자의 권선은 단일 치형 권선으로 설계되는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 권선을 팽팽하게 감는 방법에 관한 것이다.
회전자, 고정자, 단일 치형 권선, 엘리베이터, 구동장치, 전동 부품

Description

엘리베이터 구동장치의 전동 부품{Electromotive Part of An Elevator Drive}
본 발명은 엘리베이터 구동장치의 전동 부품 또는 전동 섹션(section)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 엘리베이터 구동장치의 전동 부품을 권취하거나 또는 전동 부품의 권선(windings)을 삽입하는 방법에 관한 것이다.
엘리베이터 구동장치와 관련하여, 일반적으로 엘리베이터 구동장치의 전동 부품을 구성하는 전기 모터가 사용된다. 예를 들어 회전자(rotor)와 고정자(stator)를 구비한 동기형 모터(synchronous motor)로 제공되는 전기 부품은 통상적으로 외부 전원공급 장치(external power supply)에 연결되는데, 이러한 외부 전원공급 장치에서는 전류가 회전자 및/또는 고정자의 권선 내에서 서로 밀어내거나 끌어당기는 자기장을 생성하며, 따라서 회전자를 회전시킨다. 나아가, 회전자로 영구자석을 사용하는 것이 알려져 있다.
엘리베이터 구동장치의 전동 부품에서는 이용가능한 공간의 제약으로 인하여 작은 공간 요구조건을 갖는 모터, 즉 작은 사이즈의 모터를 사용하는 것이 특히 중요하다.
문서 WO　99/43590로부터, 영구적으로 여기된 모터(permanently excited motor)를 구비한 엘리베이터 시스템이 알려져 있다. 이러한 엘리베이터는 모터와 협력하는 호이스트 로프(hoist rope)로 작동된다. 이러한 호이스트 로프는 비금속 재질로 이루어진 케이싱(casing) 내에 포함되는 적어도 하나의 하중 지지 부재(load carrying element)를 포함한다. 모터는 호이스트 로프를 구동하고, 호이스트 로프는 엘리베이터 샤프트 내의 엘리베이터 카(elevator car)를 이동시킨다. 모터는 부분적으로 영구자석으로 구성되는 회전자를 포함한다. 이러한 모터는 상대적으로 큰 공간 요구조건을 갖는다는 점에서 불리한 것으로 여겨진다.
문서 WO　99/43589로부터, 엘리베이터 카와 엘리베이터 샤프트 측벽 사이에 배치되는 구동 모터를 구비한 엘리베이터 시스템이 알려져 있다. 이러한 엘리베이터 시스템에서는, 카운터웨이트(counterweight)가 추가로 제공되는데, 이러한 카운터웨이터는 또한 엘리베이터 샤프트 내에 배치된다. 구동 모터는 적어도 하나의 평탄 로프(flat rope)를 통해 엘리베이터 카에 연결된다. 이러한 구동 모터도 또한 큰 공간을 요구한다.
문서 WO　02/103883　A1은 특히 엘리베이터 구동장치용으로 제공되는 전기 모터를 기술하고 있다. 이러한 전기 모터는 고정자 및 회전자를 포함하고, 고정자 및/또는 회전자는 각각 적어도 하우징 또는 몸체(body)로 기능하는 플라스틱 부품을 포함하고 있는데, 이러한 하우징 또는 몸체 내에는 고정자 및/또는 회전자의 전자기 소자들 및/또는 영구적인 자석 기능을 갖는 소자들이 적어도 부분적으로 임베드되어 있다.
본 발명에 따른 엘리베이터 구동장치의 전동 부품은 회전자 및 고정자를 포함하고, 상기 회전자 및/또는 상기 고정자의 권선은 단일 치형 권선(single tooth windings) 또는 다른 말로 집중형 권선(concentrated windings)으로 제공된다. 개별 권선들이 각각 하나의 치부(tooth) 또는 이(cog) 둘레에만 감겨진 이러한 단일 치형 권선은 소형 단부 권선을 사용함으로써 더 좁은 공간 요구조건 및 더 높은 효율성을 갖는 모터의 제조를 가능하게 한다.
하나의 실시예에서, 코일들은 적어도 부분적으로, 특히 전체적으로 캡슐화(encapsulated)되어 있는데, 여기서 플라스틱 화합물(plastics compound)이 캡슐화용으로 사용된다. 코일들을 캡슐화하는 것은 이러한 캡슐화가 지지 기능 또는 내하중(load-bearing) 기능을 대신할 수 있다는 장점을 갖는다. 권선을 고정함으로써, 이러한 모터의 제조는 예를 들어 부품들의 기계적인 사전 및/또는 사후 처리(mechanical pre- and/or post-treatment)가 불필요하기 때문에 종래 기술의 모터에 비해 상당히 단순화된다.
상술한 바와 같이 제공된 캐슐화는 또한 더욱 양호한 열 전달이 달성되고 또한 균질의 열 분배가 달성되기 때문에 상당한 열적 장점이 이루어진다.
단일 치형 권선 및 권선의 캡슐화의 조합에 의해, 단일 치형 권선의 높은 효율 및 향상된 열 분산에 따른 파워 밀도의 현저한 향상이 제공된다. 캡슐화용 화합물로, 예를 들어 다양한 충전 재질(filler materials) 및 충전 성분(filler components)을 갖는 에폭시 재질이 사용될 수 있다.
또한 집중형 권선으로도 알려진 단일 치형 권선은 1층 권선 또는 2층 권선으로 제공될 수 있다. 각 요홈(groove) 내에 2개의 권선이 제공되는 2층 권선은 유지 토크(detent torque)의 달성면에서 장점이 있다. 또한, 효율이 향상된다.
본 발명에 따른 엘리베이터 구동장치의 전동 부품은 하우징과 함께 또는 하우징이 없는 상태로 제공될 수 있다. 하우징이 없는 실시예 또는 하우징리스 실시예(housing-less embodiment)에서, 고정자 패키지는 개방 상태로 놓여있다. 하우징리스 실시예는 표면에서 더욱 양호한 열 분산 및 추가적인 비용 절감을 제공한다.
또한, 내부 회전자 모터 또는 외부 회전자 모터로 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 부품을 제공하는 것이 가능하다.
냉각(cooling)과 관련하여, 자동 환기(auto ventilated) 냉각 시스템, 자체 환기(self ventilated) 냉각 시스템, 및 강제 환기(force ventilated) 냉각 시스템 간에는 차이가 있으며, 여기서 환기장치(ventilator)는 별도의 모터에 의해 구동된다.
본 발명은 영구적으로 여기된 동기형 모터에 특히 적합한데, 이러한 영구적으로 여기된 동기형 모터에서는, 예를 들어 회전자의 전자기적 기능 소자가 영구 자석으로 제공된다. 또한, 모터는 원통형 공기 갭을 구비한 "통상적인" 모터 또는 디스크 형상의 공기 갭을 구비한 디스크 회전자로 제공될 수 있다.
하나의 실시예에 있어서, 2층 권선은 상부층 및 하부층에 교대로 제공된다. 바람직하게는, 상부층 및 하부층의 상(phases)이 서로에 대해 권취되거나 또는 순차적으로 삽입된다.
권선을 삽입할 때, 서로 다른 상의 권선들은, 권선 절연 그 자체로는 충분하지 않기 때문에, 중간 절연 재질(intermediate insulation material)을 구비한 하나의 요홈 내로만 삽입될 수 있도록 주의를 기울여야 한다. 이러한 이유 때문에, 통상적으로 절연 종이(insulation paper)가 사용된다.
개별 상의 권선들이 상부층 및 하부층에 교대로 삽입되는 2층 권선의 경우 권선의 특정한 배열은 자동 또는 자동화된 방법 및 자동 권선 권취를 단순화한다.이들 권선들을 연결할 필요 없이 권선을 삽입하는 것이 가능하며, 다만 중성점 또는 스타 포인트(neutral point or star point)는 예외이다.
본 발명에 따른 방법은 권선을 삽입하는 것을 제공하는데, 여기서 각 상의 권선들은 서로에 대해 순차적으로 삽입될 수 있다. 이러한 방법은 개별 상의 권선들이 상부층 및 하부층으로 교대로 삽입되는 경우에 특히 가능하다.
2층 권선으로 단일 치형 권선을 제공하는 것은 손실을 줄이고 또한 토크 리플(torque ripple)을 줄임으로써 파워 밀도의 향상을 달성한다. 권선들의 특정 배열은 단지 중성점만이 연결되어야 하므로, 시간 집중적인 연결 작업 없이 권선들의 자동 삽입을 가능하게 해준다.
나아가, 다른 기능적인 그룹(중요한 것으로는 모듈형 디자인)을 갖는 결합(pairing)을 가능하게 해주는 연결 링(connection rings)이 제공되어, 캡슐화용으로 밀봉이 필요없고 또한 다양한 전체 길이에 대해 하나의 다이(die)만이 필요하기 때문에 단순한 캡슐화가 가능해진다.
하나의 실시예에서, 모듈형 구조가 제공되며, 이러한 모듈형 구조에서는 링들이 또한 캡슐화된다는 장점이 있다. 이러한 방식으로, 엘리베이터 구동장치의 전동 부품은 용이하게 교환될 수 있다.
본 발명의 추가적인 장점 및 실시예가 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면과 함께 기술된다.
상기에 언급된 특징들 및 이하에서 논의될 특징들은 구체적으로 개시된 조합 뿐만이 아니라, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 기타 다른 조합에서도 사용될 수 있거나 또는 그 특징들 자체가 독립적으로 이용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 엘리베이터 구동장치의 전동 부품이 사용되는 고정자를 도시하고 있다.
도 2는 발명에 따른 전동 부품의 가능한 실시예를 도시하고 있다.
본 발명은 도면의 실시예에 의해 개략적으로 도시되고, 도면을 참조하여 이하에서 상세히 기술된다.
도 1을 참조하면, 2중층 권선(double-layer winding)을 갖는 3개의 상(phases) U, V 및 W을 포함하는 고정자(10)가 도시되어 있다. 2중층 권선을 갖는 연결에서의 문제점은 하부층 및 상부층으로 인해 통상적으로 2번의 권취 단계(winding-up steps)로 분리가 필요하다는 점이다.
제 1 권취: 하부층 (요홈의 바닥)
제 2 권취: 상부층(공기 갭의 방향)
상들은 물론 상들 내의 코일들이 서로에 대해 연결되어야 한다는 점에 유의하여야 한다. 24개의 요홈을 갖는 2중층 권선의 경우 연결의 총수는 21 + 스타 포인트이다. 이것은 상당한 시간 소비를 야기한다. 충분히 낮은 비용으로 제조하는 것이 불가능하다.
상술한 총수가 도시된 실시예에 대해서만 유효하다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 상이한 수의 요홈을 갖는 다른 실시예들도 가능하다.
이제 권선들이 2 단계로 권취되지 않고, 3 단계, 즉 각 상이 독립적으로 권취되는 경우가 제공된다. 따라서, 권선들은 하부층 및 상부층으로 구획되거나 분리되는 것이 아니라 도면에서 3개의 상인 U, V 및 W로 구획되거나 분리되어 권취되는데, 여기서 상 U가 첫번째 상이고, 상 V가 두번째 상이며, 상 W가 세번째 상이다.
따라서, 코일들 및 코일 그룹의 성가시고 복잡한 연결이 완전히 생략된다. 단지 스타 포인트만은 연결되어야 한다. 따라서, 21개에 해당하는 연결의 감소가 달성될 수 있으며, 이렇게 하여 제조 도중에 시간 소비가 상당히 감소될 수 있다.
도면들은 교대하는 하부층 및 상부층에 따라 상들의 코일들이 어떻게 권취되는지를 도시하고 있다. 여기서, 상들을 차례대로 또는 순차적으로 감는 것이 가능하다. 또한, 절연 재질이 서로 다른 상들의 층들 사이에 삽입되어야 한다는 점에 유의하여야 한다.
상 U의 권선은 예를 들어 요홈(24) 및 요홈(1) 내로 삽입된다. 요홈(1) 및 요홈(2)의 사이에는 하부층에서 상부층으로의 변화가 행해진다. 상 V에 대해, 하부층과 상부층 간의 변화는 요홈(2)으로터 요홈(3)으로의 권선에 대해 그리고 요 홈(4)에 대한 요홈(3)의 권선에 의해 행해진다. 개별 상들의 코일들에 대한 이러한 특정한 형태의 권취는 코일들의 단순하고, 자동화된 권취를 가능하게 한다.
또한, 플라이어 권선 기법(flyer winding technique)이 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
도 2를 참조하면, 전체가 참조번호 20으로 지정된 엘리베이터 구동장치의 전동 부품의 실시예가 도시되어 있다. 이러한 전동 부품(20)은 고정자(22) 및 회전자(24)를 포함하며, 내부 회전자 모터로 제공된다.
또한, 중간 인터페이스(neutral interface)가 제공되어 도시된 바와 같이 전동 부품(20)은 단순한 방식으로 임의의 구동장치용으로 삽입되거나 또는 사용될 수 있다. 여기서, 전동 부품(20)의 치수는 소형화될 수 있다. 이것은 특히 사용된 단일 치형 권선에 의해 달성된다. 2층 권선은 향상된 유지 토크를 제공한다.
상술한 바와 같은 전동 부품은 엘리베이터 구동장치와 관련된 애플리케이션에 대해 특히 유용하다.

Claims (12)

  1. 엘리베이터 구동장치의 전동 부품에 있어서,
    회전자(24), 및 고정자(10,22)
    를 포함하고,
    상기 고정자 및/또는 회전자(24)의 권선은 단일 치형 권선으로 제공되는
    엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전동 부품은 적어도 부분적으로 캡슐화되어 있는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 권선은 2층 권선으로 제공되는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 부품은 복수의 구획으로 분할되며, 상기 복수의 구획 각각에 인버터가 할당되는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 부품은 하우징 없이 제공되는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 부품은 내부 회전자 모터로 제공되는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 부품은 외부 회전자 모터로 제공되는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    개별 상들(individual phases: U, V, W)의 상기 권선이 상부층 및 하부층으로 교대로 삽입될 수 있는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 3개의 상들(U, V, W)의 상기 권선이 상부층 및 하부층으로 3단계, 즉 각각의 상(U, V, W)이 독립적으로 교대로 삽입될 수 있는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 상들(U, V, W)이 순차적으로 삽입될 수 있도록 배열되는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 부품이 모듈형 구조를 포함하는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품.
  12. 2층 권선을 갖는 엘리베이터 구동장치의 전동 부품(20)의 권선을 감는 방법에 있어서,
    개별 상들(individual phases: U, V, W)의 상기 권선이 상부층 및 하부층으로 교대로 삽입되는 권선을 감는 방법.
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