KR20110061608A

KR20110061608A - 고정자 권선을 구비한 전기 기계용 커넥터 플랜지

Info

Publication number: KR20110061608A
Application number: KR1020117007661A
Authority: KR
Inventors: 베르트랑 베디
Original assignee: 소시에떼 드 테크놀로지 미쉐린; 미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-06-09
Also published as: ATE549782T1; WO2010026157A9; US8860267B2; CN102204065A; US20110221290A1; EP2324560A2; WO2010026157A3; EP2324560B1; FR2935561A1; JP2012502606A; JP5638525B2; WO2010026157A2; CN102204065B

Abstract

본 발명의 전기 기계는, 베어링(18, 19) 상에서 회전하도록 장착된 회전자(12)를 수용하는 원통형 채널(42)에 의해 관통된, 자기 플레이트의 적층체에 의해 형성된 고정자 자기 회로(22)를 포함한다. 고정자 자기 회로는, 기계의 권선을 형성하는 전기 전도체(145)를 수용하기 위해 일단부 면(27)으로부터 타단부 면(28)으로 고정자 자기 회로를 통과하는 축선(20) 주위에 형성된 일련의 노치(26)에 의해 절개된다. 권선에 의해 형성된 코일은 자기 회로(22)의 단부 면 중 하나로 개방하는 연결 전도체에 의해 기계의 외부로 연결된다. 프레임 슬리브(33, 34)는 자기 회로(22)를 측방향으로 수납한다. 연결 전도체의 출력부의 측상에서, 슬리브는 연결 전도체가 외부 전도체(76)를 향해 빠져나갈 수 있는 측방향 개구(70)를 갖는 별도의 뚜껑(46)의 측벽 형태의 연장부를 갖는다. 뚜껑은, 회전자 축(31)을 위한 베어링(18)의 좌대(62)를 형성하기 위하여, 일 측에서 뚜껑의 외부 축선방향 단말 단부(56)에 부착되고 반대 측에서 내부 축선방향으로 고정자의 축선방향 단부 면(27)에 인접하게 상기 뚜껑 내부로 연장된 축선 주위의 내부 플랜지 요소(60)를 포함한다. 조립 시에, 고정자를 떠나는 연결 전도체는 뚜껑이 슬리브(33)에 고정되기 전에 뚜껑의 측방향 내벽(54)과 플랜지 요소(60) 사이에 제공된 공간(68)으로 지나감으로써 뚜껑(46)의 출구 개구(70) 안으로 직접 삽입될 수 있다.

Description

고정자 권선을 구비한 전기 기계용 커넥터 플랜지{CONNECTOR FLANGE FOR AN ELECTRIC MACHINE WITH STATOR WINDINGS}

본 발명은 전기 기계에 관한 것이다. 본 발명은 특히 엔진에 사용될 때 예컨대 모터 탑재 자동차의 견인(traction) 용도에 있어서 매우 콤팩트한 구성으로 높은 파워를 전달할 수 있는 기계에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 최근에 전기 자동차에 대한 제안들이 증가하여 왔다. 전기 기계로 구성된 차량의 경우, 차량 바퀴 또는 그 인근 환경의 내부와 호환되는 설치영역(footprint)에서, 예컨대 그 출력이 통상적으로 20kW, 심지어 30kW에 도달할 수 있는 전기 엔진이 개발되어 왔다. 높은 전력이 제한된 공간에서 이러한 기계에 의해 전달되는 경우, 일반적으로 유체 순환 기반의 냉각 시스템이 기계의 프레임에 제공된다. 그러나 프레임 내에서 기계의 구동에 필요한 고정자, 회전자 및 다른 구성요소와 같은 기능적 부재의 조직(organisation)은 이러한 종류의 기계의 설계자들에게 핵심적인 관심사로 남아있다.

선행 기술, 예컨대, 특허문헌 US 4 908 347로부터 알려진 일 실시예에 따르면, 고정자가 슬리브에 수용됨으로써 슬리브의 단부가 고정자의 작동부를 구성하는 고정자 자기 회로의 단부를 넘어 외측을 향해 축선방향으로 연장한다. 권선은 노치에 수용된다. 자기 회로의 각 축선방향 단부의 노치의 끝에서, 하나의 노치에서 다음 노치로 이동하는 루프를 형성하기 위하여 이러한 코일의 전도체가 절첩되고, 이로써 슬리브의 각 단부에서 보호되는 권선 헤드가 구성된다. 고정자의 한쪽에서, 커넥터 또는 적절한 연결 모듈로 전기적으로 연결될 권선 전도체의 단부가 또한 개방된다. 이를 위해, 이 단부들은 사실상 반경 방향으로 슬리브 밖으로 돌출하는 노즐 안으로 외측을 향해 슬리브의 벽에 측방향으로 제공된 개구를 통과한다. 슬리브의 단부는 기계의 프레임을 완료하는 커버에 의해 폐쇄된다. 각 커버의 중심에는 기계의 회전자 축의 각 단부가 결합되는 베어링을 지지하는 고정된 외장(sheath)이 존재한다.

제조 시에, 고정자는 슬리브와 플레이트에 장착되며 권선은 조립체의 결합력과 전도성 부재의 절연 모두를 강화하는 수지로 함침된다. 수지의 도포가 양호한 정확도로 제어되어야 하는 경우, 수지 함침은 슬리브의 각 단부로부터 적용되어야 하는데, 연결 노즐 부근에 전도체 권선의 단부를 위한 출구 개구가 슬리브내에 존재하는 것은 이러한 작업을 오히려 어렵게 한다.

본 출원인과 관련된 회사에 의해 출원된 특허문헌 EP 1 174 988 또한 튀어나온 축선방향 단부를 갖는 슬리브에 수용되는 고정자와 동일한 유형의 동기 전기 기계 구조를 개시하고 있다. 고정자의 한쪽에서, 권선의 연결 전도체는 자신의 외부 연결을 위한 모듈을 향해 측방향 개구를 통해 슬리브의 단부로부터 빠져나간다. 이 동일한 단부는 회전자 축의 해당 단부를 지지하는 베어링을 수용하기 위하여 내측으로 축선방향으로 오프셋되는 플랜지 요소를 지지하는 회전자 축선을 중심으로 하는 커버에 의해 폐쇄된다. 회전자의 최적 제어를 제공하기 위해, 이 축은 고정자와 관련된 기계의 회전자의 각각의 순간 각위치를 확인할 수 있도록 하는 리졸버(resolver)의 회전자를 상기 베어링을 넘어 외측으로 향한 연장부에서 지지한다. 이 리졸버 회전자 및 관련 고정자는 전술한 회전자 베어링을 지지하는 플랜지 요소와 프레임을 폐쇄하는 축선방향 커버의 축선방향 내면 사이에 제공된 공간에 수용된다.

예상대로 생산된 구조는 비교적 콤팩트하다. 그러나 이 구조는 수지 함침 작업과 관련하여 미국 특허문헌 US 4 908 347에 언급된 단점도 갖는다. 또한, 이러한 구조는 모듈형이 아니기 때문에, 전기적 연결부의 특정 배열을 수반하고 결과적으로 슬리브로부터 전기적 연결부의 탈출구를 제공해야 하는 이러한 장치의 각 적용을 위해서는 프레임 및 그 부재의 전체적인 구조에 대한 조정이 필요하다.

미국 특허문헌 US 5 554 900은 고정자를 수납하는 슬리브의 중앙 부분이 코일을 위한 외부 연결 전도체에 대한 측방향 출구 앞에서 고정자의 대응하는 축선방향 면을 넘어 (권선을 위한 연결 출력부의 한쪽에서) 축선방향으로 종단되는 실시예를 제공한다. 이는 단부 플랜지에 의해 폐쇄되고, 그 중앙 부분은 고정자를 향해 대면하는 쪽에서 회전자 축에 대한 구름 베어링을 지지한다. 이 축은 플랜지를 통과하고 플랜지의 다른 쪽에서 리졸버를 지지한다. 　플랜지는 축선에 수직한 커버에 의해 축선방향으로 폐쇄되는 리졸버의 본체 주위에 원통형 하우징을 형성함으로써 슬리브로 연장하는 튜브형 재킷에 견고하게 부착된다. 고정자로부터 유래하는 권선을 위한 연결 전도체는 상기 하우징 안으로 플랜지를 통과한다. 재킷의 측벽은 이 벽의 외부에 고정된 연결 모듈에서 이러한 전도체에 의해 기계의 프레임 외부로 통과되는 개구를 갖도록 천공된다.

조립체의 본체와 슬리브가 개조될 필요 없이, 동일한 성능으로 재킷 및 전도체에 대한 그 연결부 출구가 이러한 전기 기계의 다른 용례에 의해 부과되는 기하학적 제약 조건에 따라 요구되는 바와 같이 조정될 수 있기 때문에, 이러한 구조는 위에서 언급한 모듈성의 단점을 극복할 수 있다. 그러나 바로 언급한 이 구조는 소형화의 결함으로 부족함이 있으며, 베어링을 지지하는 플랜지와 프레임의 단부 중 어느 한쪽의 2개의 자유 공간의 축선방향 병치로 인하여 적응(adaptation) 유연성은 조립체의 축선방향 신장을 희생하여 달성된다. 또한, 조립 시에, 외부와 코일의 연결이 비교적 복잡하다.

또 다른 실시예가 특허 출원 US 2007/205679에 기재되어 있는데, 이에 따르면 자동화된 전기 기계의 고정자의 외부 재킷은 재킷의 일 단부에 부착되어 고정된 튜브형 부재에 의해 연장된다. 부재의 측벽에는 기계의 외부로 연결되는 전도체가 내장된다.　 부재의 내부에서, 이러한 전도체들은 고정자의 고정자 코일의 전기적 출력 핀과 연결될 수 있다.　 중앙 개구와 함께 제공된 격벽은 가운데 부분의 튜브 부분을 부분적으로 수납한다. 　 기계의 회전자-베어링 축의 구름 베어링 중 하나가 고정자의 반대편에 장착되는 이 격벽의 개구에 좌대(seating)가 형성된다. 이 베어링과 기계의 고정자 사이에서, 격벽은 리졸버의 고정자를 지지하고 리졸버의 회전자는 방금 언급한 회전자 축에 고정된다. 이러한 배치는 진동에 양호한 저항성에 도움이 되지 않는 회전자-지지 축을 지지하는 베어링들 사이에 넓은 간격을 요구한다.

일본 특허문헌 JP 60 096147에도 기계의 실시예가 도시되어 있는데, 여기서 고정자를 둘러싼 슬리브는 일 단부에서 일종의 뚜껑으로 폐쇄되고, 이 뚜껑의 축선방향 벽은 내부 축선방향 볼록부(bulge)를 가지며, 이 볼록부에 기계의 회전자 축의 베어링 좌대 중 하나의 지지 베어링이 고정된다. 이 장치는 축선에 수직하지 않고 평행한 방향으로 커버의 벽을 수납하는 상기 축선을 통해 고정자의 코일로부터 이 뚜껑으로부터의 출구까지의 전도체를 허용하도록 구성된다. 이 장치는 이 문헌의 주제와는 상당히 다른 유형의 장치의 주위 공간의 구성을 위하여 의도된 것이다.　

위에서 검토한 많은 실시예들의 관점에서, 본 발명은 다수의 공업적 용례에 대하여 콤팩트하고 힘있는 전기 장치 모두의 설계에 대하여 현재 직면한 현저하게 공간적인 문제를 해결할 수 있는 고정자 권선을 구비한 전기 기계의 구성을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명의 주제는 고정자, 고정자 내부에서 축선을 중심으로 회전하는 회전자 및 조립체를 수납하는 프레임을 포함하는 전기 기계로서, 고정자는 2개의 단부 면을 갖는 자기 회로를 포함하며, 자기 회로는 한편으로 회전자를 수용하는 원통형 채널에 의해 관통되며, 다른 한편으로 권선 전도체를 수용하는 노치에 의해 관통되고, 권선 전도체의 단부들은 각각의 상기 단부 면의 출력부에서 권선 헤드 안으로 절첩되어, 적어도 하나의 상기 단부 면의 출력부에서 연결 전도체에 의해 기계의 외부로 전기적으로 연결되는 코일을 형성하며, 프레임은 자기 회로의 단부 면들 사이에서 자기 회로를 측방향으로 수납하는 슬리브, 및 상기 연결 전도체 출력부의 측에서 일단부가 상기 슬리브에 고정된 측벽을 갖는 튜브형 부재를 포함하여, 연결 전도체의 출력부를 고정자의 대응 단부 면을 넘어 연장시키며, 상기 측벽은 프레임 외부로 연결을 한 상기 연결 전도체의 출구에 대한 개구를 갖도록 천공된다.

기계는 플랜지 요소가 슬리브에 대한 축선방향 반대 단부의 측상에서 상기 튜브형 부재에 부착되고, 상기 플랜지 요소는 이 부착 지점으로부터 자기 회로의 단부 면을 향해 대응 권선 헤드의 축선방향 단부에 가까운 축선방향 위치까지 튜브형 부재의 내부에서 축선방향으로 연장하며, 상기 위치에서 플랜지 요소는 회전자의 축에 대한 회전 베어링을 지지하고, 플랜지 요소의 반경방향 외면과 튜브형 부재의 반경방향 내면 사이에서, 플랜지 요소는 고정자와 기계의 외부 사이의 연결 전도체의 잉여 길이를 수용하도록 설계된 고리형 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 커넥터를 향해 튜브형 부재의 외부에서 또는 튜브형 부재에 부착된 권선 전도체의 출구를 위한 개구를 구비한 튜브형 부재, 및 측 베어링을 지지하는 플랜지 요소는, 이후 알 수 있는 바와 같이, 콤팩트한 모듈 방식으로 기계의 프레임의 단부에서 내부 공간을 제공할 수 있는 커넥터 플랜지 조립체를 형성한다.

이러한 배열 덕분에, 조립 시에, 튜브형 부재가 슬리브에 결합되기 전에, 권선을 위한 연결 전도체들을 고정자의 몸체부 외부에서 모으고 이 연결 전도체들을 외부로 연결하기 위하여 개구를 향해 튜브형 부재 안으로 끼워넣는 것이 가능하다는 것을 주지하여야 한다. 이후, 기계의 회전 부재들로부터 보호되는 튜브형 부재의 플랜지 요소 주위의 고리형 공간 내부에는, 프레임의 슬리브에 튜브형 부재를 고정할 때 형성된 연결 와이어 다발의 잉여 길이를 권취할 자유가 존재한다.

바람직하게, 상기 플랜지의 축선방향 내부 단부는 권선 헤드에 대한 반경방향 내부 공간과 플랜지 요소 주위의 상기 고리형 공간 사이에 고리형 통신 통로를 남기면서 권선 헤드에 대한 내부 공간의 입력부 안으로 관통한다. 이러한 배열은 회전자 축의 2개의 베어링이 가능한 한 상호 근접하게 할 수 있다. 이것은 조립체의 소형화, 전기 기계의 회전의 안정성 및 진동을 최소화하는데 유익하다. 이러한 배열로부터, 회전자 축이 고정자의 코일로부터 출력되는 전도체를 수용하기 위한 최대 공간을 제공하는 고리형 공간을 갖는 것이 가능하다.

본 발명의 일 배열에 따르면, 플랜지 요소의 반경방향 내벽은 회전자 축의 베어링의 좌대로부터 상기 튜브형 부재의 축선방향 외부 단부까지 축선방향에서 반경방향으로 확장되는 공간을 형성한다. 한 가지 사용에 따르면, 리졸버의 고정자를 수용하도록 설계된 하우징은, 이 튜브형 부재의 축선방향 외부 단부로부터 고정자로 접근을 제공하도록 설계된, 튜브형 부재의 축선방향 외부 단부에서 개구와 기계 회전자 축의 베어링의 좌대 사이의 이 공간에 제공되고 있다. 이후, 플랜지 요소의 축선방향 내벽에는 리졸버로부터 고정자 전도체의 통과를 위하여 고리형 공간과 소통하는 개구가 제공되는데, 이 고정자 전도체는 상기 하우징으로부터 이 기계의 외부를 향해 기계의 제어에 유용한 각 위치 정보를 전달한다.

본 발명은 튜브형 부재가 상기 내부 플랜지 요소와 함께 단일형 부재를 구성하며, 상기 내부 플랜지 요소가 이 부재의 내부 공간의 제공 및 회전자 축에 대한 베어링을 위한 지지 모두를 제공하는 것을 특징으로 하는 유리한 실시예를 제공한다. 이후, 튜브형 부재의 반경방향 외부 단부에서 상기 플랜지 요소에 일체화된 연결 라인을 위하여, 플랜지 요소의 축선방향 내벽이 베어링으로부터 반경방향 외측으로 확장되는 공간을 형성하도록 배열될 수 있다. 단일형 부재의 실시예는 주어진 일반적인 용례 범주에 사용되는 전혀 동일한 기계에 따른 모듈화 목적의 관심에 있어서 특히 바람직하다. 일련의, 가능하다면 단일형 부재의 뚜껑은 기계의 특정 용례의 환경, 예컨대 모터 자동차 플랫폼의 각 모델에 특히 적절하게 각각 개선될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 전기 기계는 상기 플랜지 요소 내부에 리졸버를 포함하며, 플랜지 요소의 회전자는 회전자의 베어링의 좌대에 대하여 축선방향 외측에서 기계의 회전자의 축에 고정되며, 고정자는 상기 튜브형 단부의 축선방향 외부 단부로부터 접근하기 위한 개구를 포함하는 상기 플랜지 요소의 하우징에 장착된다. 이 변형 실시예에서, 플랜지 요소는 회전자의 축의 베어링의 상기 좌대 주위에서, 베어링을 축선방향으로 고정하도록 설계된 축선방향 내측을 대면하는 원형 크라운 형태의 지지대를 갖는다. 이 크라운의 중앙에는 보어가 제공되며, 상기 보어의 직경은 리졸버 회전자의 직경보다 커서, 회전자가 상기 베어링에 대하여 모터 고정자 내의 축선방향 변위에 의해 기계로부터 제거될 때, 리졸버의 회전자가 기계의 회전자에 대한 리졸버 회전자의 각도 고정을 방해하지 않으면서 상기 보어를 통해 제거될 수 있다.

축선방향 외측에 단부 면을 갖는 일반적인 형상의 뚜껑을 갖는, 연결 전도체 주위에서 슬리브를 연장하는 튜브형 부재의 실시예에서, 중앙 개구는 상기 플랜지 요소의 반경방향 내부 공간 안으로 개방된다. 이 단부 면은 고리형 크라운 형태의 벽에 의해 형성될 수 있으며, 고리형 크라운의 외부 원형 모서리는 뚜껑의 측벽에 부착되고 내부 원형 모서리는 상기 플랜지 요소의 축선방향 외부 단부에 단단히 부착된다.

튜브형 부재 또는 뚜껑의 특정 실시예와 상관없이, 상기 튜브형 부재의 축선방향 단부에서 상기 하우징은 정상 작동에서 커버에 인접하도록 제공된다. 이러한 폐쇄는 뚜껑이 폐쇄된 후에 리졸버 고정자를 축선방향으로 고정하도록 현저하게 작용할 수 있다.

마지막으로, 일 양태에 따르면, 코일 연결부가 기계 외부의 전기 시스템에 연결되도록 하기 위하여, 뚜껑 또는 튜브형 부재의 측벽은 외부로 돌출하는 적어도 하나의 노즐에 의해 상승되며, 튜브형 부재의 상기 고리형 공간으로부터 커넥터를 향해 전도체의 통과를 위하여 상기 벽을 통과하는 개구를 연장하는 채널에 의해 천공된다. 튜브형 부재의 측벽은, 외부로 돌출하는 또 다른 노즐에 의해 상승되고 프레임으로부터 빠져나가기 위해 리졸버 고정자를 연결하는 전도체에 대한 채널을 갖도록 천공된 제2 개구를 가질 수 있다.

따라서, 이러한 장치의 특정한 현대적인 용례, 특히 자동차의 바퀴의 개별적인 견인을 위한 모터에 중요한 매우 콤팩트한 조립체가 얻어진다. 본 발명에 따른 제공은, 소형화의 목적을 준수하면서, 모듈형 실시예의 설계, 즉 슬리브와 회전자 배열체를 구비한 전혀 동일한 고정자 몸체부가 예컨대 커넥터의 레이아웃 또는 뚜껑의 외부 형상에 대하여 다른 배열을 요구하는 다른 용례에 대하여 재사용될 수 있는 실시예도 가능하게 한다. 결국, 부재들은 콤팩트한 조립체로 부착하고 전기 부재들의 절연에 기여하는 수지로 고정자 조립체를 함침하는 작업은 매우 쉬워진다. 실제로, 전도체가 기계 단부의 외부와 코일을 연결하는 고정자의 측으로부터 슬리브 안으로 통상적으로 유입되는 수지는 권선 헤드 주위로 퍼지고 플레이트들 자체 및 플레이트들 사이의 틈 안으로 침투할 수 있으며, 본 발명에 따른 구성의 슬리브는, 전도체를 위한 출구 개구에 대하여 어떠한 특정 예방 조치를 취할 필요 없이, 슬리브를 폐쇄하는 뚜껑에 위치한다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 본 발명의 주제의 일 실시예를 비제한적으로 예시적 방식으로 도시한 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계의 축선방향 면을 통과하는 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 기계의 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III 면을 통과하는 단면을 따르는 기계의 고정자와 회전자를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시를 더욱 구체적으로 설명하는 기계의 단부 플랜지의 사시도이다.

도 1에 도시된 동기식 전기 기계(10)는 외부 프레임(12)을 포함하며, 외부 프레임의 내부에는 고정자(14) 및 고정자의 내부에서 축선(20)을 중심으로 고정자에 대하여 회전하는 회전자(16)가 수용된다. 회전자는 프레임(12)에 견고하게 부착된 구름 베어링(18 및 19)과 결합하는 축(31) 상에 장착된다. 고정자(14)는 일반적으로 자기 플레이트(24)의 원통형 적층체(21)로 형성된 자기 회로(22)를 포함한다. 가상의 원통형 크라운 내에서의 제한을 유지하는 동안 축선방향 일 단부 면(27)과 축선방향 타 단부 면(28) 사이의 적층체(21)에서 축선(20)에 평행하지 않게 적층체에서 이어지는 일련의 노치(26)를 형성하기 위하여, 적층체(21)의 플레이트(24)는 사다리꼴형 간극에 의해 분리된 치형부(142)를 구비한 별 모양이다.

도 3의 단면도는 전도체(145)로 채워진 노치(26)를 명확하게 도시하는데, 전도체는 원형 크라운 형태의 플레이트의 원통형 적층체를 구성하는 요크(140)에 의해 전도체가 폐쇄되는 전도체의 다른 반경방향 외부 단부와 공기 간극(42) 부근의 반경방향 내부 단부 사이에서 평행하다. 요크(140)는 별 모양 플레이트(24)의 치형부(142)의 각각의 단부에서 자기 회로(22)를 폐쇄한다. 노치(26)는 또 다른 노치(26) 안으로 관통하기 위하여 루프를 형성하는 각각의 노치를 떠날 때 절첩되는 잘 알려진 방식으로 구리 전도체(145)를 수용함으로써, 이러한 유형의 기계에서 또한 잘 알려진 조립체에 따른 3위상 AC 소비 장치 또는 전력 공급부에 별 구성으로 전기적으로 연결되도록 설계된 3개의 권선 또는 코일을 제공한다. 단부 면(27 및 28)으로부터 나오는 권선 전도체(145)의 루프의 세트는 단말 블록(30)(도 1)에서 수지로 함침되는 "권선 헤드(152)"를 형성한다.

자기 회로(22)는, 조정된(calibrated) 공기 간극(42)(도 3)과 함께, 도시되지 않은 영구 자석의 조립체로 구성되고 축(31) 상에 장착된 회전자(16)를 수용하기 위한 원통형 채널을 갖도록 축선방향으로 천공되는데, 축의 단부들은 각각 고정자의 일측에서 축선방향으로 이격된 2개의 베어링(18 및 19) 중 하나에 각각 결합된다.

고정자(12)는 2개의 동축 부분에서 슬리브를 형성하는 프레임부에 수용된다. 슬리브의 내부를 형성하는 외장(33)의 비교적 두꺼운 벽에 의해 형성되는 내부 원통형 공간에는 자기 회로(22)의 요크(140)가 장착되고 이 요크는 회전방향으로 고정된다. 외장(33)의 벽의 반경방향 외면에는 고정자 몸체부에 대한 냉각제용 순환 채널(36)의 3개의 벽을 함께 형성하는 나선 리브(35)가 제공된다. 채널(36)의 제4 면은 외장(33)(도 3) 주위에 고정된 외부 외장 또는 재킷(34)에 의해 폐쇄된다. 그 단부들 중 한쪽에서, 재킷(34)은 중공 노즐(38)에 의해 상승된(topped) 개구를 가지며, 중공 노즐의 내부 채널은 상기 개구를 통해 2개의 외장(33 및 34) 사이에 제공되어 채널의 외부 원통 표면상에 이중나선 코일을 형성하는 냉각 채널(36)의 유체 입구로 연결된다. 외장(34)에는 냉각제의 배출용 채널(36)의 또 다른 단부로 유사하게 연결되는 제2 노즐(39)(도 2)이 제공된다.

후술하는 바와 같이, 자기 회로(22)의 권선은 외부로 연결되는 전도체(도시 행략)를 포함하고, 이 예의 경우 도 1의 좌측에 배치되며 기계의 외부로 연결될 자기 회로(22)의 일 단부에서 노치(26)를 빠져나간다. 이와 동일한 쪽에서, 외장(33 및 34)의 연결(joining)에 의해 형성된 슬리브는 수지 블록(30)의 단부의 위치에 가까운 축선방향 위치에서 축선(20)에 수직한 고리형 면(40)에서 축선방향으로 종결된다. 고정자의 모든 기본 구성요소, 및 그 기본 구성요소들만이, 슬리브의 내부에서 합체되는 콤팩트한 조립체를 형성하고, 이 조립체는 권선 헤드의 출력 영역 주위의 모든 누수, 장애물 또는 불균형이 발생하기 않으면서 절연 수지로 함침될 수 있으며 슬리브의 이 단부로부터 직접적으로 함께 연결될 수 있어, 중합 동안 수지의 유동 및 심지어 침투에 저항하거나, 또는 수축의 불균등한 외관을 조장한다.

도 1에서, 이러한 슬리브의 고리형 단부 면(40)은 외부 외장(34)의 축선방향 단부 옆 외부를 향해 반경방향으로 상승된(topped) 내부 외장(33)의 비교적 두꺼운 단부 면에 의해 형성된 것으로 보인다. 고리형 단부 면은 권선 헤드(152)가 내장되는 수지 블록(30)의 말단에 대하여 외부를 향해 축선방향으로 약간 오프셋된다. 이러한 오프셋은 이쪽에서 기계의 프레임을 마무리하도록 의도된 중공형 뚜껑(46)의 원통형 단말 립(45, lip)이 외장(33)의 단부 벽 내에 끼워맞춤 되도록 한다.

뚜껑(46)의 립(45)은 도 1 및 도 4에서 명백히 볼 수 있는 칼라(50)에 의해 상승되는데, 이 칼라는 외장(33)에서 립(45)의 끼워맞춤 이동의 제한을 나타낸다. 슬리브의 단부 면(40)에는 뚜껑을 축선방향으로 고정하는 스크루(52)를 위한 구멍이 제공된다. 립의 반대쪽에, 뚜껑(46)은 칼라(50)를 뚜껑의 축선방향 단부에 연결하는 원통형 벽(54)을 갖는데, 이 원통형 벽은 정상 작동에서 축선(20)에 수직하는 고정된 커버(47)에 의해 폐쇄되는 축선방향 개구 주위에 원형 크라운을 형성하는 면(56)을 갖는다. 면(54)의 반경방향 내부 모서리(58)로부터, 중공형 뚜껑(46)의 벽은 일반적으로 테이퍼진 플랜지 요소(60)를 형성하는 기계의 내부를 향해 축선방향 리턴부와 함께 이어진다. 이 플랜지 요소(60)의 벽은 그 다른 축선방향 단부에서 원통형 좌대를 형성하는데, 이 원통형 좌대(62)에는 고리형 견부(61)(도 4)에 맞닿는 회전자의 축(31)의 구름 베어링(18)이 수용된다. 보어(163)는 회전자 축(31)이 플랜지 요소(60)의 다른 측으로 통과하는 것을 허용한다. 도 1의 이 예에 도시된 조립 위치에서, 부재(60)의 축선방향 내면(64)과 베어링의 지지하는 베어링(18)의 면(65)은 사실상 권선 헤드(152)를 둘러싸는 수지 블록(30)의 단말 부재와 같이 축선(20)에 수직하는 동일 평면에 있다. 플랜지 요소(60)의 축선방향 내면과 수지 블록(30) 사이의 고리형 공간(153)은 노치의 출력부로부터 이하 설명될 뚜껑(46)에 제공된 출구 개구(70)까지 자기 회로(22)의 코일을 연결하는 가요성 와이어의 자유로운 통과를 허용한다.

그 단부 면(56)을 좌대(62)로 연결하는 플랜지 요소(60)의 벽(66)은 테이퍼진 반경방향 내면(67)을 갖는데, 이 내면은, 뚜껑의 원통형 벽(54)의 반경방향 내면과 함께, 기계의 내부를 향해 축선방향으로 플레어형(flared) 선대칭 회전 하우징을 형성한다. 이 공간의 주변부에서, 벽(54)은 2개의 개구에 의해 천공되는데, 그 중 하나(70)는 도 1에서 명백하게 볼 수 있으며, 나머지 하나(79)는 도 4에서 볼 수 있다. 벽(54)의 외측에는 개구(70)를 연장하는 채널을 갖도록 천공된 노즐(72)이 고정된다. 노즐(72)은 노즐(72) 외부에서 채널의 출구면 상에 스크루(78)에 의해 고정된 전기 커넥터(76)에 의해 상승된다.

따라서, 조립 시에, 뚜껑(46)이 외장(33)에 연결되기 전에, 관련 노치(26)를 빠져나가는 인덕터의 권선을 연결하는 가요성 전도체는 고정자의 몸체부 외부에서 다발로 함께 모인 후, 뚜껑(46)의 개구(70) 안으로 고정되고 커넥터(76)의 개별적인 연결 단말로 연결된다. 다음, 칼라(50)를 제공하고 외장(33)의 단부(40)에 나사고정 하기 위하여, 벽들(54 및 67) 사이의 플레어형 공간에는, 뚜껑(46)과 고정자 프레임이 함께 수반될 때 형성되는 연결 와이어의 다발의 잉여 길이를 권취할 자유공간이 존재한다.

이제 플랜지 요소(60)로 되돌아 오면, 플랜지 요소의 반경방향 내면은 뚜껑(46)의 축선방향 외면을 향해 넓어지는 테이퍼진 하우징을 형성하는데, 이 뚜껑은 개구(59) 안으로 개방된다. 이 하우징에는, 회전자 자체의 반대편 구름 베어링(18)의 측에서, 회전자의 축(31)의 단부(161)에 고정된 회전자(162)를 포함하는 리졸버(160), 및 고정자(164)가 장착된다. 리졸버 고정자(164)는 부재(60)의 보어(163) 주위의 견부(165)와 커버(47)의 축선방향 내면의 견부(167) 사이에 고정되며, 커버의 중앙부는 도시된 바와 같이 59에서 공공(void)을 갖는다. 커버(47)는 뚜껑(46)의 단부에 나사에 의해 고정된다. 3위상 동기 기계의 알려진 작동 원리에 따라, 리졸버(160)의 회전자는 전기 기계를 제어하는 시스템에 고정자 내에서 회전자의 각 위치에 관한 정보를 전송하기 위하여, 매 순간, 기준으로 작용하는 소정의 각 위치로 회전자(16)의 축(31) 상에 키결합된다.

본원에 설명된 배열은, 예컨대 프레임 슬리브(33, 34)의 나머지 다른 단부 면에 나사결합된 플랜지(170)에 의해 기계가 폐쇄되는 도 1의 우측 부재로부터 축(31)을 제거하는 것에 의한 유지보수 작업과 같은 특정한 개입(intervention)을 허용하는데, 프레임 슬리브는 축(31)의 나머지 다른 단부를 위하여 제2 구름 베어링(19)을 지지한다. 플랜지의 제거는 축(31)의 우측 부분을 자유롭게 한다. 이후, 회전자는 축(31)의 다른 단부에서, 플랜지 요소(60)의 대응 좌대(62)로부터 추출되는 구름 베어링(18) 및 리졸버 회전자의 직경보다 큰 직경의 보어(163)를 통과하는 리졸버의 회전자(162)에서, 회전자를 보유하는 고정자로부터 추출될 수 있다. 이 작업은 2개의 회전자 사이에 존재하는 각도 키고정을 파괴하지 않으면서 실행될 수 있다. 이는 재조립시 조정 시간의 상당한 절감을 제공한다.

도 1에서, 리졸버 고정자를 정위치에 고정하는 2개의 견부(165 및 167) 사이의 연결 부재(60)의 각도 공간(169)에 의해 리졸버 고정자(164)의 상부가 상승된 것을 볼 수 있다. 이 공간에는 도 1에 도시되지 않은 리졸버 고정자의 코일을 위한 전도체가 수용되는데, 유용한 제어 정보를 전달하는 리졸버 고정자의 연결 와이어는, 방금 설명한 바와 같이, 공간(169)으로 빠져나간다. 개구(79)(도 4)의 방위각에 가까운 방위각에서 플랜지 요소(60)의 벽(66)에 형성된 개구(미도시)는 커넥터(76)(도 2 및 도 4 참조)에 가까운 전기 신호 커넥터(180)에 의해 상승된, 노즐(72)과 유사한, 사실상 반경방향 외부 노즐에서 이 개구(79)를 통해 이들 전도체의 단부를 추출하는데 사용될 수 있다.

기술적으로 수용가능한 제한범위 내에서 대응하는 가열을 유지하도록 기계의 특정 작동 파라미터를 조절하기 위하여, 커넥터(180)는 고정자의 내부 온도에 관한 정보를 제공하는, 소위 PTC 프로브(125)라고 불리는, 온도 센서로부터 출력 라인을 또한 수용한다.

본 발명은 앞서 설명되고 제공된 예로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위에 의해 규정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 개조가 실시될 수 있다.

Claims

고정자(14), 고정자 내부에서 축선(20)을 중심으로 회전하는 축 상의 회전자(16) 및 조립체를 수납하는 프레임(33, 34)을 포함하는 전기 기계로서,
고정자(14)는 2개의 단부 면을 갖는 자기 회로(22)를 포함하며,
자기 회로는 한편으로 회전자(12)를 수용하는 원통형 채널(42)에 의해 관통되며, 다른 한편으로 권선 전도체(145)를 수용하는 노치(26)에 의해 관통되고,
권선 전도체의 단부들은 각각의 상기 단부 면(27 및 28)의 출력부에서 권선 헤드(152) 안으로 절첩되어, 상기 단부 면 중 적어도 하나의 출력부에서 연결 전도체에 의해 기계의 외부로 전기적으로 연결되는 코일을 형성하며,
프레임은 자기 회로의 단부 면(27 및 28)들 사이에서 자기 회로를 측방향으로 수납하는 슬리브(33, 34), 및 상기 연결 전도체 출력부의 일측에서 일단부가 상기 슬리브에 고정된 측벽(54)을 갖는 튜브형 부재(46)를 포함하여, 연결 전도체의 출력부를 고정자의 대응 단부 면(27)을 넘어 연장시키며,
상기 측벽은 상기 연결 전도체를 프레임 외부로 전기적으로 연결하기 위한 개구(70)를 갖도록 천공되는 전기 기계에 있어서,
플랜지 요소(60)가 슬리브에 대해 반대인 축선방향 단부에 인접한 상기 튜브형 부재(46)에 부착되고,
상기 플랜지 요소(60)는 부착 지점으로부터 자기 회로(22)의 단부 면(27)을 향해 대응 권선 헤드의 축선방향 단부에 가까운 축선방향 위치까지 튜브형 부재의 내부에서 연장하며, 상기 위치에서 플랜지 요소는 회전자의 축(31)에 대한 회전 베어링(62, 18)을 지지하고,
플랜지 요소(60)의 반경방향 외면(67)과 튜브형 부재(46)의 반경방향 내면 사이에서, 플랜지 요소(60)는 권선 헤드와 기계의 외부 사이의 연결 전도체의 잉여 길이를 수용하는 고리형 공간(68)을 형성하는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제1항에 있어서,
상기 축선방향 위치에서, 상기 플랜지(60)의 반경방향 외면(64)은 권선 헤드에 대한 반경방향 내부 공간과 플랜지 요소 주위의 상기 고리형 공간(68) 사이에 고리형 통신 통로(153)를 남기면서 권선 헤드에 대한 내부 공간의 입력부까지 통과하는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제2항에 있어서,
상기 고리형 공간(68)은 내부를 향해 튜브형 부재에 대한 부착 지점(56)으로부터 회전자 축의 베어링(18)을 지지하는 플랜지 요소의 반경방향 외부 단부(64)까지 반경방향으로 확장되는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제3항에 있어서,
플랜지 요소의 반경방향 내벽은 회전자 축의 베어링의 좌대(62)로부터 튜브형 부재(46)에 대한 상기 부착 지점(56)까지 축선방향으로 반경방향 외측으로 확장되는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
튜브형 부재(46)는 상기 내부 플랜지 요소와 함께 단일형 부재를 구성하며,
상기 내부 플랜지 요소는 상기 단일형 부재의 내부 공간의 제공 및 회전자 축(31)에 대한 베어링(62)을 위한 지지 모두를 제공하는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제3항에 있어서,
플랜지 요소(60)의 반경방향 내벽은 고정자의 반경방향 외부 단부로부터 고정자(164)에 대한 접근을 제공하도록 설계된 개구(59)와 기계 회전자 축에 대한 베어링의 좌대(62) 사이에서 리졸버의 고정자(164)를 수용하도록 설계된 하우징을 형성하는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제6항에 있어서,
플랜지 요소(60)의 반경방향 내벽은 상기 하우징으로부터 기계의 외부를 향한 고정자 전도체의 통로를 위한 고리형 공간(68)과 소통하는 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제6항 또는 제7항에 있어서,
튜브형 부재(46)는 플랜지 요소(60)의 반경방향 내벽이 베어링(18)으로부터 상기 플랜지 요소(60)의 연결부만큼 튜브형 부재(46)까지 튜브형 부재의 축선방향 외부 단부(56)를 향해 반경방향 외측으로 확장하는 공간을 형성하는 단일형 부재를 구성하는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
전기 기계는 상기 플랜지 요소(60) 내부에 리졸버(160)를 포함하며,
플랜지 요소의 회전자(162)는 회전자의 베어링(18)의 좌대에 대하여 축선방향 외측에서 기계의 회전자(16)의 축(31)에 고정되며,
플랜지 요소의 고정자(164)는 축선방향 외부 단부로부터 상기 튜브형 부재(46)를 접근하기 위한 개구를 포함하는 상기 플랜지 요소의 하우징에 장착되는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제9항에 있어서,
상기 플랜지 요소(60)는, 회전자의 축(31)의 베어링(18)의 상기 좌대(62) 주위에서, 상기 베어링(18)을 축선방향으로 고정하도록 설계된 축선방향 내측을 대면하는 원형 크라운 형태의 지지대(61) 및 상기 크라운의 중앙에서 보어(163)를 가지며,
상기 보어의 직경은 리졸버 회전자(162)의 직경보다 커서 기계의 회전자(16)가 상기 베어링에 대하여 모터 고정자 내부로의 축선방향 변위에 의해 제거될 수 있으며, 이로써 리졸버의 회전자(162)가 기계의 회전자에 대한 리졸버 회전자의 각도 고정을 방해하지 않으면서 상기 보어를 통해 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
연결 전도체 주위에서 슬리브를 연장하는 튜브형 부재(46)는, 상기 플랜지 요소(60)의 반경방향 내부 공간이 개방하는 중앙 개구가 제공된 축선방향 외측에 단부 면(56)을 갖는 일반적인 형상의 뚜껑(46)을 갖는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
연결 전도체 주위에서 연결 전도체가 슬리브로부터 빠져나가는 것을 허용하면서 슬리브를 연장하는 튜브형 부재(46)는 고리형 크라운 형태의 벽(56)에 의해 형성된 단부 면을 갖는 일반적인 형상의 뚜껑(46)을 가지며,
고리형 크라운의 외부 원형 모서리는 뚜껑의 측벽에 부착되고 내부 원형 모서리(58)는 상기 플랜지 요소(60)의 축선방향 외부 단부에 단단히 부착되는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 정상 작동에서 상기 튜브형 부재의 축선방향 단부에서 커버(47)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
튜브형 부재(46)의 측벽(54)은 외부로 돌출하는 적어도 하나의 노즐(38)에 의해 상승되며, 상기 공간으로부터 상기 벽을 통해 연결 전도체를 통과시키는 개구(70)를 연장하는 채널을 갖도록 천공되는 것을 특징으로 하는
전기 기계.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
측벽은, 외부로 돌출하는 다른 노즐(180)에 의해 상승되고 프레임으로부터 빠져나가기 위해 리졸버 고정자(164)를 연결하는 전도체에 대한 채널을 갖도록 천공된 제2 개구(79)를 갖는 것을 특징으로 하는
전기 기계.