KR20120127602A - 마그넷 코어 상에 장착하기 위한 코일 형상물, 릴럭턴스 레졸버들을 위한 마그넷 코어, 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전하는 전기 기계 또는 레졸버를 위해 마그넷 코어(118) 위에 장착하기 위한 코일 형상물(100) 및 대응하는 마그넷 코어에 관한 것이다. 본 발명은 마그네토-일렉트릭 각도 센서에 더 관련되며, 특히 릴럭턴스 레졸버에 관한 것으로, 이의 고정자는 본 발명에 따른 원리들에 의해 구성된다. 코일 형상물은 와인딩을 적용하기 위해 와인딩 형상물(102)을 가지며, 와인딩 형상물(102)은 마그넷 코어(118)의 치형부(116)를 수용하기 위한 리세스(124)를 포함하며, 적어도 하나의 홀딩 리브(114)가 일체로 형성되며 마그넷 코어(118)의 홀딩 구조물(120)과 협력하여 코일 형상물을 치형부에 고정한다. 마그넷 코어는 시트 메탈로 제조된 다수의 박막층(136)을 포함하며, 평면-평행 방식으로 서로의 꼭대기에 적층되며, 서로의 꼭대기에 놓여지는 모든 2개의 박막층은 홀딩 구조물(120)을 형성하기 위해 서로에 관하여 오프셋 각도의 끝까지 회전된다.

Description

마그넷 코어 상에 장착하기 위한 코일 형상물, 릴럭턴스 레졸버들을 위한 마그넷 코어, 및 제조 방법{COIL FORM FOR MOUNTING ON A MAGNET CORE, MAGNET CORE FOR RELUCTANCE RESOLVERS, AND METHOD OF MANUFACTURE}

본 발명은 예를 들어 회전하는 전기 기계의 마그넷 코어 상에 장착하기 위한 코일 형상물 및 대응하는 마그넷 코어에 관한 것이다. 본 발명은 마그네토-일렉트릭 각도 센서(magneto-electric angle sensor), 특히 릴럭턴스 레졸버(reluctance resolver)에 관한 것으로, 이의 고정자는 본 발명의 원리들에 따라서 구성된다. 최종적으로, 본 발명은 이러한 타입의 릴럭턴스 레졸버를 제조하기 위한 제조의 방법에 관한 것이다.

이러한 타입의 릴럭턴스 레졸버들은 순환적으로 대칭적인 고정자, 적어도 부분적으로는 소프트 마그네틱, 그리고 순환적으로 대칭인 회전자, 적어도 부분적으로는 소프트 마그네틱을 가지며, 이들은 갭을 형성하기 위해 서로 맞은편에 위치된다. 갭에서 자기 저항은 원주에 걸쳐 변하는 회전자의 형상에 기초하여 주기적으로 변한다.

각도 센서는 자속 송신기를 포함하며, 이는 고정자 상에 정렬되고 적어도 하나의 극 쌍에 의해 갭에서 주어진 자속 분포를 생성한다. 자속 수신기는 고정자 위에 더 정렬되며, 적어도 2개의 상호간에 환상으로 오프셋된 신호 극 쌍들(mutually angularly offset signal pole pairs)에 의해 자계의 세기를 측정하며, 고정자에 관하여 회전자의 상대적인 위치에 대한 각도 값(angle value)을 2개의 수신기 신호들로부터 추론하는 것이 가능하다.

고정자와 회전자 사이의 갭에서 가변 자속 세기의 원리에 기초하는, 이러한 타입의 각도 센서들이 다양한 형상들로 알려져 있다. 이들은 기본적으로 송신기 부분에 자속 연결(magnetic flux linkage)을 발생하기 위한 상이한 원리들과 수신기 부분에 자계를 측정하기 위한 다른 원리들을 포함한다. 1차 및 보조 와인딩(winding)들의 형태로 전자기 코일들이 셀신들(selsyns), 즉 레졸버들과 싱크로(synchros)를 위해 사용된다. 레졸버들과 싱크로의 형태로 이러한 타입의 셀신들이 정밀하고 튼튼한 각도 센서들로서 오랫동안 알려져 왔다. 이러한 맥락에서, 소위 수동 릴럭턴스 레졸버들이 또한 알려져 있으며, 여기서 1차 와인딩과 보조 와인딩 둘 다 고정자 위에 수용되지만, 회전자는 와인딩들이 없이, 즉, 수동적으로, 단지 소프트 마그네틱 부분들에 의해 자속 회로에 영향을 끼친다. 예를 들어 로브들(lobes)을 제공함으로써 달성된 소프트 마그네틱 회전자의 균일하지 않은 형상은 1차 와인딩들과 보조 와인딩들간의 자속에 상이한 영향을 끼치며, 이로 인해 회전자의 각의 위치가 유도 전압에 의해 추론될 수 있다.

이러한 타입의 고정자를 제조하기 위한 다양한 기술적 생산 옵션들이 존재한다. 한편으로, 와인딩들은 하나 또는 하나를 초과하는 마그넷 코어의 치형부(tooth)들 위에 직접적으로 감겨 질 수도 있다. 다른 한편, 단일 치형부만이 와인딩 또는 와인딩들의 각각에 의해 둘러싸여지는 와인딩 체계들을 위해, 플라스틱 재료 코일 형상물들에 와인딩들을 초기에 적용하고 이들 코일 형상물들을 어셈블리 동안 마그넷 코어의 치형부들 위에 슬라이딩 되는 옵션이 존재한다. 이러한 타입의 설비는, 예를 들어, 미합중국 특허 제 5,300,884호에 공지되어 있다. 그러나, 이러한 설비에서 코일 형상물들이 마그넷 코어 위에 유지될 수도 있는 기계적인 고정 옵션이 존재하지 않는다.

따라서 코일 형상물 위에 캐치 훅들(catch hooks)(214)을 형성하는 것이 더 알려져 있으며, 이는 장착된 상태에서 마그넷 코어(218)의 요크 백(yoke back)을 포함하며, 따라서 마그넷 코어에 코일 형상물(200)을 고정한다. 도 30은 이러한 타입의 장착된 코일 형상물(200)의 단면도이며 도 31은 캐치 훅(214)을 갖는 공지된 코일 형상물(200)의 투시도이다.

이러한 공지된 솔루션이 갖는 하나의 문제점은 많은 경우들에 있어서 마그넷 코어(218)의 치형부 위 캐치 훅(214)이 동작중에 코일이 움직일 수 있도록 매우 많은 역할을 한다는 것이며, 이의 결과로서 코일(200)의 전기 단자들(212)이 몇몇 경우들에 있어서, 특히 진동들의 경우에 있어서 과도한 부하들에 영향을 받기 쉽다는 것이다. 이러한 솔루션의 다른 단점은 코일이 치형부의 축과 관련해서 회전 방향으로 또한 움직일 수 있다는 것이며, 마찬가지로 전기 단자들에 부하들을 초래한다는 것이다.

이러한 회전을 회피하기 위해, 캐치 훅의 연장부분에 일체로 크림프 리브들(crimped ribs)(226)을 형성하는 것이 더 알려져 있으며, 이는 마그넷 코어(218)와 협력하여 각각의 치형부 위 코일(200)의 고정을 초래하고, 따라서 억지 끼워맞춤(interference fit)을 초래한다. 그러나, 이들의 위치 때문에, 이들 크림프 리브들(226)이 장착동안 마그넷 코어의 시트 금속 어셈블리의 날카로운 모서리들 위에 가이드되어, 크림프 리브들이 형상이 변형되는 대신에 간단히 전단되는(shron off) 높은 위험을 초래한다는 것이 발견되었다. 이들은 플라스틱 재료 칩들이 생기는 것을 초래하고, 이 칩들은 설비의 오염을 초래할 수 있다.

게다가, 서로의 꼭대기에 적층된 시트 금속 박막(sheet metal lamellae)으로 만들어지는 마그넷 코어들은 적층된 금속 시트들에 대한 횡단보다 적층된 금속 시트들의 방향으로 보다 높은 치수 공차들을 갖는다. 예를 들어, 이러한 타입의 고정자 어셈블리들에 대한 전형적인 공차 값들은 ±8% 또는 ±1 × 단일 금속 시트의 두께이다. 도 33에 도시된 크림프 리브들(226)은 이러한 높은 공차들에 적합해야 하며, 따라서 특별히 얇은 시트 금속 어셈블리의 경우에 있어서, 치형부 위에 코일 형상물의 유지력이 불충분할 수도 있지만, 특별히 두꺼운 시트 금속 어셈블리의 경우에 있어서, 플라스틱 재료 칩들이 섬질된다(planed off).

공지된 캐치 훅들(214)의 다른 단점은 부품들이 제조 동안 인터로크(interlock)될 수 있으며 이러한 형상은 솔더링 프로세스들(soldering processes)을 위해 바람직하지 않다는 것이다.

따라서 코일 형상물들이 손쉽게 장착될 수 있지만 동작시 장기간 안정성을 갖는 신뢰할 수 있는 시트(reliable seat)를 제공하는 것과 같은 방식으로 마그넷 코어의 치형부들에 코일 형상물들을 고정할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 독립 청구항들의 요지에 의해 달성된다. 본 발명의 유익한 개발들은 종속 청구항들의 요지를 형성한다.

따라서, 본 발명은 적어도 하나의 홀딩 리브를 코일 형상물 위에 일체로 형성하는 아이디어에 기초하며, 이는 코일 형상물이 치형부에 고정되는 것과 같은 방식으로 마그넷 코어의 홀딩 구조물와 협력한다.

특히, 홀딩 리브는 억지 끼워맞춤에서 치형부에 코일 형상물이 고정되는 것과 같은 방식으로 치수 설정될(dimensioned) 수도 있다. 이러한 솔루션은 상대적으로 높은 유지력이 달성될 수 있으며 코일이 치형부에서 빠지는 것을 신뢰할 수 있게 방지하는 장점을 갖는다. 동시에, 치형부 위에 코일을 트위스트하고 전기 단자들에 대한 결과적인 기계적 부하가 신뢰할 수 있게 방지될 수 있다. 이것은 설비가 예를 들어, 큰 진동들과 온도차들이 발생하는 자동차 분야에서 사용될 때 특히 유익하다.

홀딩 리브가 마그넷 코어의 요크 백을 마주하는 코일 형상물의 사이드에 일체로 형성되면 본 발명에 따른 고정은 특별히 간단한 방식으로 제공될 수 있다.

본 발명의 유익한 개발에 따르면, 마그넷 코어의 치형부를 수용하기 위한 리세스는 코일 형상물의 와인딩이 적용되는 와인딩 형상으로 제공되며, 그리고 치형부와 코일 형상물 사이에 추가적인 억지 끼워맞춤을 가능하게 하는 적어도 하나의 크림프 리브가 리세스의 벽에 일체로 형성된다. 이것은 고정의 신뢰성을 추가적으로 향상시킨다.

이들 크림프 리브들이 마그넷 코어의 박막 어셈블리에 의해 전단되는 것을 방지하기 위해, 본 발명에 따르면 크림프 리브들은 코일 형상물의 코너 영역에 정렬되고 크림프 리브들은 두 방향으로 더 기울어진다. 이것은 크림프 리브들이 마그넷 코어의 치형부에 관하여 코일 형상물이 중심을 맞출 수 있다는 것을 의미한다. 이들 크림프 리브들이 마그넷 코어의 박막의 평면-평행 층으로 연장된 마그넷 코어의 사이드와 협력하기 때문에, 이 경우 치수들은 시간에 걸쳐 더 이상 변하지 않으며 고정이 설비의 전체 수명에 걸쳐 신뢰할 수 있게 유지된다.

최종적으로, 본 발명에 따른 코일 형상물은 이들의 단면이 단계적으로 테이퍼되고 깔대기 형상으로 비스듬해지는 것과 같은 방식으로 구성되는 리세스를 포함할 수도 있다. 이러한 방식으로, 억지 끼워맞춤은 완전히 장착된 상태로 마그넷 코어의 치형부의 단부 영역 위에 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 변경들이 또한 마그넷 코어에 이루어질 수 있으며 코일 형상물의 개선되고 단순화된 장착을 초래한다. 한편으로, 홀딩 구조물들이 마그넷 코어 위에 제공되고 코일 형상물 위 홀딩 리브들과 협력한다. 예를 들어, 이러한 홀딩 구조물은 홀딩 리브에서 맞물리는 2개의 후크-형상 돌출부들에 의해 형성될 수 있다.

상호 마주하는 홀딩 돌출부들 간의 거리가 상대적으로 작아야 하기 때문에, 플라스틱 재료 홀딩 리브가 신뢰성있게 맞물릴 수 있는 것과 같은 방식으로, 2개의 돌출부가 각각의 개별적인 시트 금속 박막에 제공될 것이라면 비교적 비싼 펀칭 툴이 제공되어야만 한다.

대조적으로, 본 발명에 따르면 각각의 개별적인 박막은 돌출부들이 제 1 및 제 3 상한에서 한 방향으로 오리엔트 되고 제 2 및 제 4 상한에서 반대 방향으로 오리엔트 되는 것과 같은 방식으로 구성된다는 것이 제공된다. 서로의 꼭대기에 놓여지는 모든 2개의 시트들 사이 90°의 방사상 각도 오프셋을 갖는 금속 시트들이 박층을 이루도록 함으로써, 개별적인 박막 시트를 펀칭할 때 이들 낮은 구조적 폭들을 유지하지 않고 컴팩트한 홀딩 구조물이 기계적으로 생산될 수 있다. 적층 프로세스의 단순한 자동화를 가능하게 하기 위해, 본 발명에 따라 구성된 개별적인 박막은 하나의 층으로부터 다음 층으로 동일한 방향, 즉, 시계방향 또는 반시계방향으로 항상 방사상으로 오프셋될 수 있다.

자연적으로, 개별적인 금속 시트의 대응적으로 변경된 레이아웃에 의해, 다른 오프셋 각도들이 또한 구현될 수 있다.

게다가, 마그넷 코어의 개별적인 치형부들은 자극편들에 의해 각각 제공될 수 있다. 대응하는 형성으로 분포된 치형부의 단부 영역들에 의해 형성될 수도 있는 이들 자극편들은 본 발명에 따른 설비에서 2개의 다른 중요한 목적들을 갖는다.

다른 한편으로, 회전자에 의해 가이드 되지 않고 극에서 극으로 직접 흐르는 자속은 이러한 타입의 형성에 의해 감소될 수 있다. 특히 레졸버들내 어플리케이션에 있어서, 갭을 통과하지 않는 자속의 임의의 부분은 신호 세기에 있어서 감소를 초래하고 따라서 레졸버의 정확성에 있어서 감소를 초래한다. 모터들 또는 발전기들에 있어서, 토크 및 효율성의 이유로 자속이 갭을 통과하고 회전자를 가로지르는 경로를 취한다는 것은 중요하다.

다른 한편으로, 자극편을 포함하는 이러한 타입의 구성은 코일 형상물에 기계적으로 고정되도록 또한 사용될 수 있다. 이를 위해, 코일 형상물의 내벽의 단면은 완전히 장착된 포지션일 때에만 마그넷 코어의 자극편과 코일 형상물이 접촉하도록 눌러지는 것과 같은 방식으로 테이퍼되는 것이 유익하다. 게다가, 장착동안 발생하는 힘들을 감소시키기 위해, 코일 형상물의 리세스의 표면의 작은 부분만이 마그넷 코어의 자극편과 접촉해야 한다. 이러한 목적을 위해, 다른 크림프 리브들이 코일 형상물의 내벽에 제공될 수도 있다.

본 발명의 개선된 이해를 위해, 본 발명은 첨부된 도면들에 도시된 실시예들에 의해 보다 상세히 설명되며, 도면들에서 유사한 컴포넌트들은 유사한 참조 번호들과 유사한 컴포넌트 이름들로 제공된다. 게다가, 도시되고 기술된 실시예들로부터 개별적인 특징들 또는 특징 조합들은 본 발명에 따른 발명적인 솔루션들 그 자체 또는 솔루션들을 독립적으로 표현할 수도 있다.

도면들에서:
도 1은 와인딩이 없는 발명에 따른 코일 형상물의 투시도이다.
도 2는 마그넷 코어 위에 완전히 장착될 때 본 발명에 따른 코일 형상물의 단면도이다.
도 3은 도 1로부터 코일 형상물의 180°까지 회전된 도면이다.
도 4는 도 1의 코일 형상물의 제 1 평면도이다.
도 5는 도 1의 코일 형상물의 단면도이다.
도 6은 도 1의 코일 형상물의 제 1 측면도이다.
도 7은 코일 형상물의 제 2 측면도이다.
도 8은 도 7의 코일 형상물 단면도이다.
도 9는 도 1의 코일 형상물의 다른 평면도이다.
도 10은 도 9의 코일 형상물 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 마그넷 코어의 평면도이다.
도 12는 도 11의 마그넷 코어의 제 1 상세도이다.
도 13은 도 11의 마그넷 코어의 제 2 상세도이다.
도 14는 도 11의 마그넷 코어의 홀딩 구조물의 투시도이다.
도 15는 마그넷 코어의 투시도이다.
도 16은 도 13의 상세도이다.
도 17은 도 11에 따른 마그넷 코어의 단면도이다.
도 18은 도 17의 상세도이다.
도 19는 본 발명에 따른 개별적인 시트 금속 박막의 평면도이다.
도 20은 도 19의 시트 금속 박막의 제 1 상세도이다.
도 21은 도 19의 시트 금속 박막의 제 2 상세도이다.
도 22는 감겨진 코일 형상물들이 장착된 마그넷 코어의 측면도이다.
도 23은 도 22의 설비의 평면도이다.
도 24는 도 23의 상세도이다.
도 25는 도 22의 장착된 마그넷 코어의 투시도이다.
도 26은 제 2 실시예에 따른 마그넷 코어의 상세도이다.
도 27은 제 2 실시예에 따른 마그넷 코어의 투시도이다.
도 28은 제 3 실시예에 따른 마그넷 코어의 상세도이다.
도 29는 제 3 실시예에 따른 마그넷 코어의 투시도이다.
도 30은 캐치 훅에 의해 고정되는 공지된 코일 형상물의 단면도이다.
도 31은 공지된 코일 형상물의 투시도이다.

이어서, 본 발명의 유익한 실시예들이 도면들을 참조하여 보다 상세히 기술된다. 이와 관련하여, 비록 릴럭턴스 레졸버에서 고정자로서 사용될 수 있는 마그넷 코어가 이어서 항상 가정된다고 하더라도, 본 발명은 회전하는 전기 기계의 임의의 타입에 자연스럽게 적용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이것은 본 발명에 따른 코일 형상물들의 고정의 타입이, 고정자 코어들과 회전자 코어들 둘 다에 대해 모터들과 발전기들을 위해 또한 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

게다가, 본 발명은 마그넷 코어의 치형부들이 환상의 요크 백으로부터 중심 축의 방향으로 내부로 돌출되는 실시예들에 제한되지 않으며; 코어의 외부 원주 상에 정렬된 마그넷 코어 치형부들은 등가적이고, 유사한 방식으로 본 발명에 따른 코일 형상물들로 대응적으로 또한 장착될 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 코일 형상물들은 박막 마그넷 코어들과 조합될 뿐만 아니라, 싱글 피스(single piece)로 제작되는 마그넷 코어들과 조합될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 코일 형상물(100)의 투시도이다. 코일 형상물은 와인딩이 정렬될 수 있는 와인딩 형상물(102)을 포함한다. 코일 형상물(100)은 와인딩을 가이드하기 위한 제 1 플랜지(104)와 제 2 플랜지(106)를 더 구비한다. 와인딩의 단자들은 피드 채널들(108)을 통해 가이드 되고 와인딩-와이어 단자들(110)에 고정될 수 있으며, 와인딩-와이어 단자들(110)은 예를 들어 (또한 와이어 랩핑 단자들로서 알려진) 소위 와이어-랩 단자들로서 형성될 수도 있다. 와인딩-와이어 단자들(110)은 접촉 핀들(112)에 전도성 있게 연결되고, 이는 예를 들어 독일 특허 출원 DE 10 2009 021 444.5에 제안된 바와 같이, 원하는 와이어링 패턴에 따라서 대응하는 회로 보드에 솔더 연결을 통해 상호연결될 수 있다. 널(knurl)(130)은 와이어 와인딩의 어플리케이션에서 도움이 된다.

본 발명에 따르면, 2개의 홀딩 리브들(114)은 코일 형상물(100) 위에 일체로 형성된다. 도 2의 단면도와 함께 볼 때 알 수 있는 바와 같이, 이들 홀딩 리브들(114)의 각각은 마그넷 코어(118)의 치형부(116) 위에 완전히 장착될 때 홀딩 구조물(120)의 2개의 돌출부(134) 사이에서 눌러지는 것과 같은 방식으로 형성된다. 게다가, 마그넷 코어에 잠기는 적어도 하나의 홀딩 리브가 제공될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 극으로서 종래에 지칭되는, 치형부(116)은 넓어진 헤드 영역(122)을 가지며, 이 영역은 자극편으로서 작용하고 게다가 치형부(116) 위에 코일 형상물(100)의 억지 끼워맞춤을 만들 수 있도록 코일 형상물의 리세스(124)와 협력한다. 따라서, 코일 형상물은 제 1 플랜지(104)와 연관된 사이드와 반대 사이드 둘 다에 대해 억지 끼워맞춤에 의해 마그넷 코어(118)에 기계적으로 고정된다.

동시에, 코일 형상물(100)은 장착 및 어셈블리를 방해할 수도 있는 임의의 불필요하게 돌출된 부분들을 갖지 않는다.

본 발명에 따른 코일 형상물의 다른 상세한 설명이 도 3 내지 도 10을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

크림프 리브들(126)은 리세스(124)의 내벽에 제공되고, 이와 같은 방식으로 치형부(116)의 자극편(122)과 리세스(124) 간의 마찰은 최종 장착된 상태에서 지나치게 높아지지 않게 된다. 이들 크림프 리브들(126)은 사면들(bevels)(128)을 가지며, 사면들(128)은 장착 동안 코일 형상물(100)의 최적화된 가이던스와 중심을 맞추는 것을 가능하게 한다.

이러한 설비의 다른 장점은, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 크림프 리브들(16)이 사이드 면에서만 마그넷 코어(118)와 접촉한다는 것이며, 이는 적층된 금속 시트들에 의해 정의되고 이의 공차는 순수하게 펀칭 툴에 의해 결정된다. 이러한 방법으로, 적층된 마그넷 코어 어셈블리의 두께가 이들의 수명에 걸쳐 감소한다면 시트는 일단 시트가 설정되면 악화되는 것이 방지될 수 있다.

게다가, 리세스(124)는 갭과 관련되고 크림프 리브들(126)이 제공된 제 2 플랜지(106)의 영역이 최소 단면을 가지며 억지 끼워맞춤에서 치형부(116)의 자극편에 고정될 수 있는 것과 같은 방식으로 계단모양이 된다.

와인딩-와이어 단자들(110)은 싱글-피스 각이진 부재로서 각각의 접촉 핀(112)과 함께 제조될 수도 있고 코일 형상물(100) 내로 일체로 캐스트 될 수도 있다. 코일 형상물(100)의 와인딩 형상물(102)은 와인딩을 가이드하고 유지하기 위한 널(knurl)(130)을 포함한다.

이어서, 마그넷 코어(118)의 발명에 따른 구성은 도 11 내지 도 21을 참조하여 보다 상세히 논의될 것이다.

도시된 실시예에서, 예를 들어 DE 10 2009 021 444.5에 따른 6-스피드 레졸버를 위한 16-극 고정자들의 구성을 위해 제안되는 바와 같이, 마그넷 코어(118)는 16개의 치형부들(116)의 전체를 포함한다. 개별적인 치형부들(116)은 요크 백(132)을 통해 상호연결된다. 요크 백(132)과 치형부(116) 사이의 전이 영역(transition region)에서, 한 쌍의 홀딩 돌출부들(134)은 치형부(116)의 두 사이드들의 각각 위에 일체로 형성된다. 예를 들어 도 14에 투시도로 도시된, 이들 홀딩 돌출부들은 코일 형상물(100)이 치형부(116)에 단단히 고정되는 것과 같은 방식으로 홀딩 리브들(114)에서 맞물린다.

두 홀딩 돌출부들(134)간의 필요한 거리 d가 홀딩 리브와 신뢰할 수 있는 맞물림을 위해 상대적으로 작아야 하기 때문에, 두 홀딩 돌출부(134)가 마그넷 코어를 형성하는 박막 스택의 모든 금속 시트 위에 제공되었다면 상대적으로 정밀하게 제작되고 값비싼 펀칭 툴이 이러한 낮은 구조 폭을 생성하기 위해 사용되어야 할 것이다. 그러나, 본 발명에 따르면 각각의 개별적인 시트는 홀딩 구조물(120)당 하나의 홀딩 돌출부(134)만이 장착된다. 이것은, 도 16에 도시된 바와 같이, D로 펀치될 개구의 최소 구조 폭을 증가시킨다.

본 발명에 따르면, 도 19에 도시된 바와 같이, 돌출부들(134)은 제 1 상한(I)과 제 3 상한(III)에서 일 방향으로 오리엔트되는 반면에, 이들은 제 2 및 제 4 상한(II, IV)에서 반대 방향으로 오리엔트된다. 이러한 방법으로, 마그넷 코어는 도 19에 도시된 박막(136)으로 구성되고, 2개의 연속적인 박막은 도 14에 도시된 바와 같이 두 사이드들 위에 홀딩 구조물을 달성하기 위해 서로에 대해 90° 회전되어 각각 적층 회전될 필요만이 있다. 예를 들어 이것은 스태킹 프로세스(stacking process)의 자동화를 용이하게 하기 위해 회전의 균일한 방향으로 연속적으로 발생할 수도 있다.

도 18에 도시된 바와 같이, 박막(136)은 움푹 들어간 부분(indentations)(144)을 더 포함하며, 이것은 의도하지 않은 변위에 대해 어셈블리를 단단히 고정하기 위해 포지셔닝 수단으로서 서로 내부에 꼭 맞는다. 제 1 박막(142)은 박막 어셈블리의 외부 컨투어가 매끄러운 것과 같은 방식으로 이 점에서 개구를 포함한다.

4개의 마운팅 돌출부들(140)은 예를 들어 최종 장착된 상태로 모터 하우징에 나사 고정하기 위해 사용된다.

도 22 및 도 25는 완전히 감겨진 코일들이 마그넷 코어 위에 어떻게 정렬되는지를 도시한다.

본 발명에 따른 원리들은 변경된 마그넷 코어 구조들에 또한 자연스럽게 적용될 수도 있다. 예를 들어 도 26과 도 27로부터 알 수 있는 바와 같이, 32-극 고정자(118)는 코일들을 고정하기 위한 홀딩 돌출부들(134)이 치형부들(116) 사이에 정렬되는 것과 같은 방식으로 또한 구성될 수 있다. 예를 들어 도 26의 상세한 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 경우에 개별적인 금속 시트들의 박막은, 도 14의 제 1 실시예에 도시된 바와 같이, 시트에서 시트로 반드시 오프셋 정렬될 필요는 없지만, 상대적으로 작은 어셈블리들에서 또한 오프셋 구성될 수도 있으며, 이는 서로의 꼭대기에 알맞게 놓여 진다.

결국, 제 3 실시예가 도 28 및 도 29에 도시된다. 여태까지 마그넷 코어들과 대조적으로, 이러한 마그넷 코어는 서로의 꼭대기에 알맞게 놓여진 동일한 박막(136)으로 구성된다. 이러한 극히 간단한 실시예는 정교한 홀딩 구조물들이 상응하여 정교한 툴과 낮은 공차로 제조되어야 하는 도 14 또는 도 26의 실시예들과 비교하여 단점을 갖는다. 그러나, 이러한 솔루션은 마그넷 코어(118) 둘레에 박막의 층을 구성하는 것이 보다 쉽고 각도 오프셋을 달성하기 위한 복잡한 수단이 필요하지 않다는 장점을 또한 갖는다.

이어서, 제 1 실시예에 따른 릴럭턴스 레졸버의 마운팅이 도 1 내지 도 25를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 이러한 목적을 위해, 제 1 생산 단계에서 발명에 따른 코일 형상물(100)이 대응하는 와인딩에 의해 준비되고 제공된다. 와이어들은 공급 수단(108)을 통해 와인딩-와이어 단자들(110)로 가이드 되고, 여기서 이들은 예를 들어 와이어-랩(wire-wrap)으로서 고정된다. 대안으로, 다른 타입들의 접촉이 또한 사용될 수도 있다.

게다가, 마그넷 코어(118)는 펀치된 금속 시트들(136)로 적층되고, 서로의 꼭대기에 놓여진 모든 두 금속 시트들은 서로에 대해 90°회전된 서로의 꼭대기에 적층된다. 이것은 홀딩 돌출부들(134)을 만들어내고, 이 돌출부들은 작은 거리 d에서 서로 마주하여 위치되고 홀딩 리브들(114)과 코일 형상물들(100)을 갖는 3차원 홀딩 구조물(120)로서 협력할 수 있다. 도 26 및 도 27에 따라서, N*360°/t의 오프셋 각도가 일반적으로 선택될 수도 있으며, N은 자연수이고 t는 치형부의 수를 나타낸다. 대안으로, 박막의 그룹들은 오프셋이 되도록 또한 적층 될 수도 있다.

다음 단계에서, 코일 형상물들(100)이 치형부(116) 위로 슬라이드 된다. 비스듬한 크림프 리브들(126)은 치형부(116) 위에 코일 형상물(100)의 중심을 맞추는데 도움이 된다. 마그넷 코어(118) 위에 코일 형상물(100)의 최종 위치가 달성될 때, 한편으로 홀딩 리브들(114)은 여태까지 코일 형상물이 단단히 고정되는 홀딩 돌출부들(134) 사이에 슬라이드 되며, 다른 한편으로, 코일 형상물(100)의 리세스(124)의 내벽은 치형부(116)의 자극편과 맞물린다. 이것은 또한 코일이 동작중에 치형부와 관련하여 트위스트 되는 것을 불가능하게 한다.

이어지는 생산 단계에서, 개별적인 코일 와인딩들 사이의 필요한 와이어링을 가능하게 하는 회로 기판(148)이 접촉 핀들(112) 위에 슬라이드 되며, 솔더링 단계가 전기적 연결을 마무리한다. 자연적으로, 프레스-인 접촉들 또는 기타 전기적 연결 방법들이 대안으로 제공될 수도 있다.

결론적으로, 본 발명에 따른 설비는, 릴럭턴스 레졸버들에서 사용되고 전기 모터들 또는 발전기들에서 사용될 때 둘 다, 다음과 같은 장점들을 갖는다.

코일 형상물들은 마그넷 코어에 특별히 단단하게 고정될 수도 있다. 이것은 진동 및 온도에 있어서 급작스러운 변화들과 같은 환경적 영향들에 대해 실질적으로 보다 나은 저항을 제공한다. 게다가, 코일들의 모두가 동일한 포지션을 가정하기 때문에, 코일 형상물은 전기 기계의 전기적 속성들이 개선되는 것과 같은 방식으로, 고정자 어셈블리 위에 상당히 보다 나은 중심이 이루어진다.

게다가, 본 발명에 따른 마운팅과 더불어, 플라스틱 재료 칩들이 설비를 오염시키는 것이 방지될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 고정자 어셈블리의 제조 비용에 있어서 불필요한 증가가 없는데, 이는 본 발명에 따른 적층이 보다 넓은 구조들이 요구된 좁은 홀딩 돌출부를 생산하기에 충분하다는 것을 의미하기 때문이다.

최종적으로, 집적된 자극편들을 갖는 고정자의 구성은 레졸버 어플리케이션들에 있어서 보다 높은 정확성이 가능하고 모터들과 발전기들에 있어서 보다 높은 효율성을 가능하게 한다.

Claims (19)

1. 마그넷 코어(118) 상에 장착하기 위한 코일 형상물로서, 여기서 상기 코일 형상물(100)은 :
   와인딩(winding)을 적용하기 위한 와인딩 형상물(102) ? 상기 와인딩 형상물(102)은 상기 마그넷 코어(118)의 치형부(tooth)(116)를 수용하기 위한 리세스(recess)(124)를 포함함 ? ; 및
   상기 코일 형상물(100) 상에 일체로 형성되고 상기 마그넷 코어(118)의 홀딩 구조물(120)과 협력하여 상기 치형부에 상기 코일 형상물을 고정하는 적어도 하나의 홀딩 리브(rib)(114)
   를 포함하는, 코일 형상물.
2. 제 1 항에 있어서,
   적어도 하나의 홀딩 리브(114)는 상기 코일 형상물이 억지 끼워맞춤(interference fit)에서 상기 치형부에 고정되는 것과 같은 방식으로 치수 설정되는(dimensioned), 코일 형상물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   적어도 하나의 홀딩 리브(114)는 상기 코일 형상물이 록킹(locking)에 의해 상기 치형부에 고정되는 것과 같은 방식으로 형성되는, 코일 형상물.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   제 1 및 제 2 플랜지(flange)(104, 106)를 더 포함하며, 여기서 상기 제 1 플랜지(104)는 상기 적어도 하나의 홀딩 리브(114)를 지지하고 장착될 때 상기 마그넷 코어(118)의 요크 백(132) 쪽으로 마주하는, 코일 형상물.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 크림프 리브(crimped rib)(126)는, 상기 리세스(124)의 벽에 일체로 형성되고, 상기 크림프 리브(126)가 변형되고 억지 끼워맞춤이 상기 치형부와 상기 코일 형상물 사이에 제공되는 것과 같은 방식으로 상기 마그넷 코어의 상기 치형부(116)와 맞물리게 되는, 코일 형상물.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 크림프 리브(126)는 상기 치형부의 외부 표면과 맞물리게 되는 것과 같은 방식으로 정렬되고, 이러한 표면은 상기 마그넷 코어가 구성되는 박막(lamellae)(136)이 적층되는 방향으로 연장되는, 코일 형상물.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 리세스(124)의 상기 단면은 상기 치형부의 단부 면(end face) 영역(122)을 갖는 억지 끼워맞춤을 초래하는 테이퍼(taper)를 구비하는, 코일 형상물.
8. 평면-평행 방식으로 서로 위에 적층되고 상호 연결되는, 시트 금속으로 제조된 다수의 박막(136)에 의해 형성되는 마그넷 코어로서,
   여기서 상기 마그넷 코어는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따라서 코일 형상물(100)을 고정하기 위한 홀딩 구조물(120)을 포함하는, 마그넷 코어.
9. 제 8 항에 있어서,
   서로의 꼭대기 상에 놓여지는 각각의(every) 2개의 박막은 상기 홀딩 구조물(120)을 형성하기 위해 서로에 관하여 오프셋 각도까지 회전되는, 마그넷 코어.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 오프셋 각도는 N*360°/t이고, N은 자연수이며 t는 치형부들의 수인, 마그넷 코어.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    요크 백(yoke back)(132) 및 다수의 치형부들(116)을 포함하는 환상 코어로서 형성되며, 상기 다수의 치형부들(116)은 내부 주변 사이드(inner peripheral side) 상에 정렬되고 홈들(grooves)에 의해 서로 분리되는 , 마그넷 코어.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 홀딩 구조물(120)은 상기 적어도 하나의 홀딩 리브(114)와 협력하는 상호 마주하는 후크-형상 돌출부들(134)을 포함하는, 마그넷 코어.
13. 제 9 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 치형부들(116)은 상기 요크 백에 대해 연결 영역과 마주하여 넓어지는 단부 면 영역(122)을 포함하는, 마그넷 코어.
14. 적어도 부분적으로 강자성인 고정자(118) 및 적어도 부분적으로 강자성인 회전자를 포함하며, 상기 고정자 및 상기 회전자는 환상 갭을 형성하도록 서로 마주하여 위치되고, 상기 회전자가 회전축 둘레를 회전할 때, 원주에 걸쳐서 변하는 상기 회전자의 형상에 기초하여, 상기 갭의 상기 자기 저항이 주기적으로 변하는, 마그네토-일렉트릭 각도 센서로서,
    상기 고정자(118) 상에 정렬되고 적어도 하나의 극 쌍(pole pair)을 이용하여 상기 갭에서 사전결정된 자속 분포를 생성하는 자속 송신기를 포함하고,
    상기 고정자(118) 상에 정렬되고 적어도 두 개의 상호간에 환상으로 오프셋된 신호 극 쌍들을 이용하여 상기 자계의 세기를 측정하는 자속 수신기를 포함하며, 상기 고정자(118)에 관하여 상기 회전자의 상대적인 포지션에 대한 각도 값을 상기 두 개의 수신기 신호들로부터 추론하는 것이 가능하고, 여기서 상기 고정자(118)는 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 마그넷 코어에 의해 형성되고, 상기 자속 송신기 또는 상기 자속 수신기는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 코일 형상물들(100) 상에 정렬되는, 마그네토-일렉트릭 각도 센서.
15. 적어도 부분적으로 강자성인 고정자(118) 및 적어도 부분적으로 강자성인 회전자를 포함하며, 상기 회전자 상에 정렬되고 적어도 하나의 극 쌍을 이용하여 상기 갭에서 사전결정된 자속 분포를 생성하는 자속 송신기를 포함하는, 마그네토-일렉트릭 각도 센서로서,
    상기 고정자(118) 상에 정렬되고 적어도 두 개의 상호간에 환상으로 오프셋된 신호 극 쌍들을 이용하여 상기 자계의 세기를 측정하는, 자속 수신기를 포함하고,
    여기서 상기 고정자(118)는 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 마그넷 코어에 의해 형성되고 상기 자속 수신기는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 코일 형상물들(100) 상에 정렬되는 와인딩들을 포함하거나, 또는 여기서 상기 회전자는 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 마그넷 코어에 의해 형성되고 상기 자속 송신기는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 코일 형상물들(100) 상에 정렬되는 와인딩들을 포함하는, 마그네토-일렉트릭 각도 센서.
16. 마그네토-일렉트로닉 각도 센서를 제조하기 위한 방법으로서,
    홈들에 의해 서로 분리되는, 원주에 걸쳐 분포된 다수의 치형부들을 포함하는 마그넷 코어를 생산하는 단계;
    와인딩들이 제공되는 다수의 코일 형상물들을 생산하는 단계; 및
    방사상으로 상기 코일 형상물들을 슬라이딩시킴으로써 상기 마그넷 코어의 상기 치형부들 상에 상기 코일 형상물들을 장착하는 단계 ? 적어도 하나의 홀딩 리브는 각각의 코일 형상물 상에 일체로 형성되며, 슬라이딩 시, 상기 코일 형상물이 상기 치형부에 고정되는 것과 같은 방식으로 상기 치형부의 홀딩 구조물과 협력함 ?
    를 포함하는, 마그네토-일렉트로닉 각도 센서를 제조하기 위한 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 마그넷 코어를 제공하는 단계는 :
    시트 금속으로부터 다수의 박막을 펀칭 아웃하는(punching out) 단계;
    상기 마그넷 코어를 형성하기 위해 평면-평행 방식으로 상기 박막을 레이어링하는(layering) 단계
    를 포함하며, 서로의 꼭대기 상에 놓이는 각각의 2개의 박막은 코일 형상물을 고정하기 위한 상기 홀딩 구조물을 형성하기 위해 서로에 관하여 오프셋 각도까지 회전되는, 마그네토-일렉트로닉 각도 센서를 제조하기 위한 방법.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 코일 형상물이 장착될 때, 상기 코일 형상물 상에 정렬되는 적어도 하나의 크림프 리브는 상기 치형부의 표면과 맞물리게 되고, 이 표면은 상기 마그넷 코어가 구성되는 상기 박막이 레이어링되는 방향으로 연장되며, 여기서 상기 크림프 리브의 상기 변형은 상기 치형부 상에 상기 코일 형상물의 억지 끼워맞춤을 초래하는, 마그네토-일렉트로닉 각도 센서를 제조하기 위한 방법.
19. 제 16 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 형상물이 장착될 때, 상기 치형부의 각각의 단부 면 영역은 상기 코일 형상물이 억지 끼워맞춤에 의해 상기 치형부의 상기 단부 면 영역 상에 유지되는 것과 같은 방식으로 상기 코일 형상물의 리세스의 테이퍼된 단면 영역과 협력하는, 마그네토-일렉트로닉 각도 센서를 제조하기 위한 방법.

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