KR20130131228A - 도체 스페이서 클립 - Google Patents

Abstract

전기 기계 조립체는 각기 턴 부분을 갖는 복수 개의 도체 세그먼트와, 각기 채널 부재 및 벤드(bend) 부재를 갖는 복수 개의 클립을 포함하며, 채널 부재는 각각의 도체 세그먼트에 부착되고, 이에 의해 각각의 벤드 부재를 각각의 턴 부분에 대해 유지한다. 부착된 클립은 인접한 각각의 도세 세그먼트들을 전기 절연시키고 이격시킨다. 벤드 부재는 인접한 각각의 도체 세그먼트들이 서로 접촉하는 것을 방지한다.

Description

도체 스페이서 클립{CONDUCTOR SPACER CLIP}

본 발명은 전기 기계의 개선된 열적 성능에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 개별 도체들을 서로 이격시키는 구조 및 제조 방법에 관한 것이다.

전기 기계는 일반적으로 모터 및/또는 제네레이터로서 작동하도록 구성되고, 예컨대 회전자 및/또는 고정자에 있는 전기 권선을 구비할 수 있다. 그러한 권선은 코어, 보빈 또는 다른 구조 내에 견고하게 유지되도록 성형되는 중실형 도체 로드 또는 바아와 같은 도체 와이어로 형성될 수 있다. 도체는 캐스팅, 압연, 용접, 벤딩, 열처리, 코팅, 재킷팅(jacketing) 또는 다른 적절한 처리를 포함하는 다양한 제조 공정에 의해 구리, 알루미늄 또는 다른 도전성 재료로 형성될 수 있다.

대개 상이한 위상 또는 전압 포텐셜의 도체들 사이의 물리적 간격을 유지하는 것이 필요하다. 예컨대, 그러한 간격은 단열 재킷팅의 사용에 의해 또는 인접한 도체들 사이에 삽입되는 스페이서의 활용에 의해 도체 형성 과정 중에 엄격한 공차 제어(tolerancing control)를 행함으로써 달성될 수 있다. 통상적으로, 그러한 스페이서는 Nomex-Kapton-Nomex("NKN")과 같은 유전성 종이(dielectric paper)를 사용하는 것에 의해, 에폭시 코팅에 의해 또는 슬리브 재료를 사용하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 종래의 스페이서는 찢어질 수 있고, 오정렬될 수 있으며, 의도치 않게 제거될 수 있고, 설치하기 어려울 수 있으며, 및/또는 다른 부적절성을 갖기 때문에, 품질을 떨어뜨리고 제조비를 증가시킬 수 있다.

전기 기계를 고효율로 작동시키기 위해서는, 전기 기계가 에너지 손실을 줄이도록 설계되어야 한다. 그러한 에너지 손실은 마찰 손실, 코어 손실 및 이력 손실을 포함하는 다양한 형태를 취하며, 폐열의 발생을 초래한다. 몇몇 용례에서, 전기 기계 권선에서 이러한 폐열이 허용 불가한 수준에 도달하는 것을 방지하기 위해, 전기 기계로부터 열을 적극적으로 제거해야만 한다.

열을 제거하는 다양한 장치 및 방법이 알려져 있다. 일례로는 물과 관은 냉각액이 순환하여 전기 기계로부터 열을 제거할 수 있는 유로를 구비하는 물 재킷을 지닌 전기 기계를 제공하는 것이 있다. 다른 예시적인 방법으로는 냉각을 촉진하기 위해 전기 기계를 통과하거나 전기 기계를 거치는 공기 흐름 - 팬에 의해 지원될 수 있음 - 을 제공하는 것이 있을 수 있다. 전기 기계를 냉각시키기 위해 다양한 구조 및 방법이 채용되었지만, 전기 기계를 냉각하는 데 있어서의 개선이 여전히 요망된다.

통상적인 도체 스페이서 재료는 도체 주위로 흐를 수 있는 냉각제의 양을 감소시키거나 제한할 수 있다. 그 결과, 통상적인 도체 스페이서 재료는 전기 기계로부터 달성 가능한 파워의 최대량을 줄일 수 있다.

본 발명의 목적은 열적 성능이 개선된 전기 기계를 제공하고자 하는 것이다.

전기 기계의 형성된 도체에 고정될 수 있는 도체 스페이서 클립 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 의해 전술한 단점을 제거하는 것이 바람직하다. 소정 용례에서는, 도체 스페이서 클립이 소형 프로파일을 갖고, 여전히 인접한 도체들이 적절히 이격되도록 하는 것이 유리할 수 있다. 상기한 소형 프로파일로 인해, 스페이서 클립은 보다 적은 용적을 점유하고, 이에 따라 냉각을 덜 방해하며, 이에 의해 전기 기계의 열적 성능을 개선시킨다. 도체의 노출 표면적을 증가시키는 것에 의해, 더 많은 열전달이 일어날 수 있다.

몇몇 용례에서, 일련의 권선의 조립이 고정자 본체와 같은 구조의 각각의 개별 슬롯 내로 도체 로드 등을 삽입하는 것을 포함할 때, 일반적으로 축방향으로 삽입되는 도체 로드는 인접한 도체 부분에 맞닿아 압박하고, 오정렬, 마모 및 도체 로드들 간의 접촉으로 인한 다양한 바람직하지 않은 결과를 야기할 것이다. 개시된 실시예는, 도체 슬페이서 클립이 복수 개의 도체 로드 각각에 클립 체결되고, 그 후 도체 로드들이 일반적으로 축방향으로 도체 유지 구조의 슬롯 내로 순차적으로 삽입되는 조립 과정을 포함한다. 도체 스페이서 클립은, 도체 로드가 유지 구조에 삽입될 때에 클립이 제자리에서 벗어나거나 오정렬되지 않도록 각각의 도체와 맞물리를 구조를 가질 수 있다. 그 결과, 조립 과정은 품질, 생산성 및 비용 절감에 있어서의 개선을 가능하게 하고, 조립된 일련의 권선은 도체들 사이의 간격을 유지한다.

실시예에 따르면, 전기 기계의 조립체는 각기 턴 부분을 갖는 복수 개의 도체 세그먼트와, 각기 채널 부재 및 벤드(bend) 부재를 갖는 복수 개의 클립을 포함하며, 채널 부재는 각각의 도체 세그먼트에 부착되어, 각각의 벤드 부재를 각각의 턴 부분에 대하여 유지한다. 부착된 클립은 인접한 각각의 도체 바아 세그먼트를 전기 절연시키고 이격시키며, 벤드 부재는 인접한 각각의 도체 바아 세그먼트들이 서로 접촉하는 것을 방지한다.

다른 실시예에 따르면, 전기 기계의 코일을 구성하는 방법은 각각의 턴 부분을 갖는 복수 개의 도체 세그먼트를 제공하는 것, 각기 채널 부재 및 이 채널 부재로부터 연장되는 벤드 부재를 갖는 복수 개의 클립을 제공하는 것, 도체 세그먼트의 각각의 턴 부분에 클립을 부착하는 것, 클립 체결된 도체 세그먼트를 코일 수납 구조에 설치하는 것 및 인접한 각각의 턴 부분이 접촉하는 것을 방지하기 위해 클립의 벤드 부재를 사용하는 것을 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 전기 기계의 인접한 도체들을 전기 절연시키고 이격시키는 클립은 각각의 도체의 단면 영역을 적어도 부분적으로 에워싸도록 형성된 적어도 하나의 채널 부재와, 이 채널 부재로부터 연장되는 적어도 하나의 벤드 부재를 포함하고, 채널 부재는, 클립이 도체에 부착되었을 때 도체의 턴 부분에 대해 벤드 부재를 제자리에 유지하도록 구성된다.

추가의 실시예에 따르면, 전기 기계의 조립체는 각기 턴 부분을 구비하는 복수 개의 도체 세그먼트와, 각기 각각의 턴 부분에 근접하게 각각의 도체 세그먼트에 부착되는 한쌍의 채널 부재를 구비하는 복수 개의 클립을 포함하고, 부착된 클립은 인접한 도체 세그먼트들을 이격시키고, 채널 부재 쌍은 인접한 각각의 도체 세그먼트들이 서로 접촉하는 것을 방지한다.

전술한 개요는 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 이와 마찬가지로, 발명의 명칭과 요약 모두 개시된 본 발명의 범위를 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다.

예시적인 실시예의 전술한 양태는 첨부 도면과 함께 실시예에 관한 아래의 설명을 참고함으로써 보다 명백해지고 더 잘 이해될 것이다.

본 발명에 따르면, 열적 성능이 개선된 전기 기계가 제공된다.

도 1은 전기 기계의 개략도.
도 2a는 전기 기계의 고정자 본체의 상면도, 도 2b는 고정자 본체의 세그먼트의 확대도.
도 3a는 도체 바아의 단면도이고, 도 3b는 도체 바아 세그먼트를 보여주는 도면이며, 도 3c는 인접한 도체 바아의 굴곡 단부 부분을 보여주는 고정자의 축방향 단부의 일부의 사시도.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 도체 스페이서 클립의 사시도.
도 5는 예시적인 실시예에 따른, 도체 바아에 부착된 도 4의 도체 스페이서 클립의 사시도.
도 6은 예시적인 실시예에 따른, 도체 바아에 부착되는 도 4의 도체 스페이서 클립의 다른 사시도.
도 7은 예시적인 실시예에 따른, 도체 바아에 부착되는 도 4의 도체 스페이서 클립의 또 다른 사시도.
도 8은 예시적인 실시예에 따른, 각기 도 4의 도체 스페이서 클립이 설치된 인접한 도체들의 굴곡 단부 부분을 보여주는, 고정자의 축방향 단부의 일부분의 사시도.
도 9는 예시적인 실시예에 따른 도체 스페이서 클립의 사시도.
도 10은 도 9의 도체 스페이서 클립의 다른 사시도.
도 11은 예시적인 실시예에 따른, 도체 바아의 정점부에 부착된 도 9의 도체 스페이서 클립의 사시도.
도 12는 예시적인 실시예에 따른, 도체 바아의 정점부에 부착된 도 9의 도체 스페이서 클립의 다른 사시도.
도 13a 및 도 13b는 예시적인 실시예에 따른 도체 스페이서 클립의 사시도.
도 14는 예시적인 실시예에 따른, 도체 바아의 정점부에 부착된 도 13a 및 도 13b의 도체 스페이서 클립의 사시도.
도 15는 예시적인 실시예에 따른 도체 스페이서 클립의 사시도.
도 16은 예시적인 실시예에 따른, 도체 바아 세그먼트의 정점부에 부착된 도 15의 도체 스페이서 클립의 사시도.
도 17은 예시적인 실시예에 따른, 각각의 내부 및 외부 도체 바아 세그먼트에 부착된 2개의 상이한 도체 스페이서 클립을 보여주는 조립된 고정자의 부분 사시도.
도 18은 예시적인 실시예에 따른 고정자의 제조 방법의 흐름도.

여기 설명되는 본 발명의 실시예들은 완전한 것으로 의도되거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니다. 오히려, 설명을 위해 선택된 실시예들은 당업자가 발명을 실시할 수 있도록 선택된 것이다.

도 1은 하나 이상의 코일과 같은 고정자 권선(3)을 포함하는 고정자(2)를 구비하는 예시적인 전기 기계의 개략도이다. 환형 회전자 본체(4)는 또한 권선 및/또는 영구 자석 및/또는 다이캐스팅 프로세스에 의해 형성되는 것과 같은 도체 바아를 포함할 수 있다. 회전자 본체(4)는 전방 베어링 조립체(6) 및 후방 베어링 조립체(7)에 의해 지지되는 출력 샤프트(5)를 포함하는 회전자 부분이다. 베어링 조립체들(6, 7)은 하우징(8)에 고정된다. 전형적으로, 고정자(2)와 회전자 본체(4)는 실질적으로 원통 형상이며 중앙 종방향 축선(9)과 동심이다. 회전자 본체(4)는 고정자(2)의 반경 반향 내측에 있는 것으로 도시되어 있지만, 다양한 실시예의 회전자 본체(4)는 대안으로서 고정자(2)의 반경 방향 외측에 형성될 수 있다. 전기 기계(1)는 유도 모터/제네레이터 또는 다른 디바이스일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전기 기계(1)는 하이브리드 또는 전기 타입 차량을 위한 견인 모터일 수 있다. 하우징(8)은 고정자 권선(3)에서 발생되는 열을 방출하기 위해 하우징의 외면 상에서 서로 이격되도록 형성된 복수 개의 종방향 연장 핀(도시하지 않음)을 구비할 수 있다.

도 2a는 전기 기계(1)의 예시적인 원통형 고정자 본체(10)의 상면도이고, 도 2b는 이 고정자 본체의 일부의 확대도이다. 예컨대, 고정자 본체(10)는 스탬핑, 펀칭, 에칭 및 다른 프로세스에 의해 형성된 개별 자성 강판 라미네이트를 적층하는 것에 의해 제작된 철제 코어일 수 있다. 복수 개의 이격된 개별 각도 부분(11)은 고정자 본체(10)의 중심축(9)을 중심으로 동일한 간격으로 원주 방향으로 이격될 수 있다. 하나 이상의 도체 통로(13)가 각각의 각도 부분(11)을 따라 각각의 개별 슬롯(14)으로부터 연장되도록 형성될 수 있다. 예컨대, 임의의 적절한 개수의 개별 슬롯(14)이 주어진 각도 부분(11)에서 서로 반경 방향으로 정렬될 수 있다. 도시한 바와 같이, 각각의 각도 부분(11)은 반경 방향 내측 방향에 관하여 반경 방향 최외측 슬롯 위치, 제2 반경 방향 슬롯 위치(16), 제3 반경 방향 슬롯 위치(17), 제4 반경 방향 슬롯 위치(18), 제5 반경 방향 슬롯 위치(19) 및 반경 방향 최내측 슬롯 위치(20)를 갖는다. 다른 예시를 위해, 고정자 본체(10)는 각각의 각도 위치에 대해 임의의 개수의 슬롯을 가질 수 있다. 각각의 슬롯은 고정자 본체(10)를 통해, 그리고 고정자 본체(10)의 바닥면(도시하지 않음)과 상부면(22)의 외측을 향해 축방향으로 연장되는 슬리브 부분(21)을 갖는다. 예컨대, 슬리브 부분(21)은 직사각형 또는 다른 형상으로 형성될 수 있으며, 인서트 및 코팅과 같은 재료를 포함할 수 있다(예컨대, 도 3c 참고). 인접한 각도 부분(11)들의 원주 방향 간격은 슬롯 피치(α)를 형성한다. 고정자 본체(10)는 반경 방향 외측면(38)과, 고정자 중앙 개구(12)를 형성하는 적어도 하나의 반경 방향 내측면(39)을 갖는다.

도 3a는 전기 차량의 견인 모터에서 사용되는 것과 같은 고정자 권선을 형성하는 데 사용되는 예시적인 도체 바아(24)의 단면도이다. 도체 바아(24)는 구리, 알루미늄 또는 다른 도전성 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 주어진 모터 사이즈에 대해서 보다 높은 출력을 제공하기 위해서, 그 우수한 도전성으로 인해 중실형 구리 와이어가 선택될 수 있고 이 구리 와이어는 실질적으로 직사각형 단면을 가질 수 있으며, 이에 의해 고정자(2)의 단위 체적당 구리의 양을 최대화할 수 있다. 그러나, 그러한 직사각형 와이어가 사용되는 경우, 인접한 도체 바아(24)들이 서로 접촉할 가능성이 증가하며, 이에 의해 전기적으로 쇼트되거나 또는 그렇지 않은 경우에는 물리적 손상을 유발한다. 고정자(2)의 권선 패키징 팩터를 증가시키면서 고정자 코일 단부의 길이(높이)를 감소시키는 것은 또한 도체 상호 간섭의 가능성을 증가시킬 수 있다. 이러한 가능성을 감소시키기 위해, 예컨대 동심 권선 형태의 3상 코일 구성에서 도체 바아(24)가 선택적으로 벤트 부분을 가질 수 있고, 접촉 없이 고정자 본체(10)의 축방향 단부 외측의 위치에서 서로 꼭 맞게 결합하도록 배열될 수 있다. 도체 바아(24)는 예컨대 폭이 4 mm인 2개의 넓은 면(26, 27)과, 예컨대 폭이 3 mm인 2개의 좁은 면(28, 29)을 갖는 대략 직사각형 프로파일을 가질 수 있다.

도 3b는 고정자 본체(10)의 2개의 슬롯(14) 내에 삽입하기 위해 굴곡 형상을 갖는 예시적인 도체 바아 세그먼트(25)의 사시도이다. 제1 삽입 부분(30) 및 제2 삽입 부분(31)은 도체 바아 세그먼트(25)의 각각의 원위 단부(32, 33)로부터 실질적으로 축방향 외측으로 연장된다. 벤드 부분(34, 35)은 각각 삽입 부분(30, 31)의 축방향 외측 단부에서 둔각을 형성하도록 성형된다. 제1 외측 부분(36) 및 제2 외측 부분(37)은 각각 벤트 부분(34, 35)으로부터 연장되어 둔각을 형성하도록 만나, 도체 바아 세그먼트(25)의 중앙 정점부(23)를 형성한다. 도체 바아 세그먼트(25)는 바람직한 형상으로 형성된 후에 전기 절연체 및/또는 다른 보호 코팅으로 코팅될 수 있다. 개별 도체 바아 세그먼트(25)는, 예컨대 단부(32)가 제1 각도 위치(11)에서 임의의 주어진 반경 반향 위치(15 내지 20)에 있는 슬롯(14) 내에 배치되고, 단부(33)가 제2 각도 위치(11)에서 임의의 주어진 반경 방향 위치(15 내지 20)에 있는 슬롯(14) 내에 배치되도록, 고정자(2)에 삽입될 수 있다(도 2a 참고). 특정 용례에 따라, 도체 바아 세그먼트(25)는, 삽입 부분(30, 31)이 실질적으로 평행하고, 일정하게, 예컨대 55 mm만큼 이격되도록 형성될 수 있다. 동일한 고정자 코일의 2개의 도체 바아 세그먼트(25)는 단일 슬롯(14) 내에 그리고 단일 슬리브 (21) 내부에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상이한 고정자 코일의 도체 바아 세그먼트(25)는 동일한 슬롯(14) 내에 배치될 수 있다.

도 3c는, 설명을 위해 이격 및/또는 슬리브 재료가 제거된 상태로 인접한 도체 바아 세그먼트(25)의 굴곡 단부 부분이 고정자 본체(10)로부터 연장되는 것을 보여주는 고정자(2)의 축방향 단부의 예시적인 부분의 부분 사시도이다. 도체 바아 세그먼트(25)는, 제1 세그먼트(25)의 외측 부분(36, 37)이 다음 차례의 세그먼트(25)의 외측 부분(36, 37)의 적어도 일부와 중첩되도록 성형될 수 있다. 대안으로서, 도체 바아 세그먼트(25)는 적층 배열 등을 위해 순차적으로 상이한 부분(도시하지 않음)으로 형성될 수 있다. 예컨대, 별도의 코일이 축방향으로 서로의 상부에 있는 부분을 갖도록 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 도체 바아 세그먼트(25)는 상이한 반경 방향 위치(15, 16, 17, 18, 19, 20)에 위치하는 선택된 슬롯(14) 내로 삽입되는 것에 의해 효율적으로 소형화되도록 성형될 수 있다. 개별 도체 바아 세그먼트(25)는 벤트 부분(34, 35)이 고정자 본체(10)의 축방향 단부에 근접할 때까지 단부 슬리브 부분(21)에 삽입된다. 통상적으로, 설치된 도체 바아 세그먼트(25)는 중심축(9)을 중심으로 실질적으로 균일한 환형 어레이를 형성하고, 이 경우에 각각의 정점(23)의 각각의 축방향 외면은 동일 평면일 수 있다.

도 4는 예시적인 실시예에 따른 도체 스페이서 클립(40)의 사시도이다. 도체 스페이서 클립(40)은 예컨대 플라스틱 재료 또는 Zytel 및/또는 Nylon을 포함하며 이것으로 제한되지 않는 높은 인장 강도를 갖는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있으며, 사출 성형될 수 있다. 플라스틱 스페이서 클립 재료는 전기 절연성일 수 있다. 제1 U자 채널 부분(41)은 폭이 도체 바아(24)의 표면(26, 27)의 폭과 실질적으로 동일한, 예컨대 4 mm인 내부 바닥면(42)을 갖는다. U자 채널 부분(41)의 대향하는 측부 패널(43, 44)은 바닥면(42)의 반대쪽으로 연장되어 "U"자의 개방 단부를 형성한다. 이와 유사하게, 제2 U자 채널 부분(45)도 폭이 도체 바아(24)의 표면(26, 27)의 폭과 실질적으로 동일한, 예컨대 4 mm인 내부 바닥면(46)을 갖는다. U자 채널 부분(45)의 대향 측부 패널(47, 48)은 바닥면(46)의 반대쪽으로 연장되어 "U"자의 개방 단부를 형성한다. U자 채널 부분(41, 45)은 예로서 측부 패널(43)과 측부 패널(48) 모두의 실질적으로 평평한 일체형 연장부로서 도시된 연결 부재(50)에 의해 서로 연결된다. 연결 부재(50)는, U자 채널 부분(45)의 외측 바닥면(49)이 U자 채널 부분(41)의 내부 바닥면(42)과 거의 동일한 방향을 향하도록 예성형된다. 도체 스페이서 클립(40)은, 이 도체 스페이서 클립(40)이 상기 도체 바아 세그먼트(25) 상에 클립 체결될 때, 도체 스페이서 클립의 외향 연결면(51)이 도체 바아 세그먼트(25)의 표면(28)에 접하도록 예성형될 수 있다. 연결 부재(50)와 그 정점부(53)의 각각의 형상은, 연결 부재(50)의 상기한 형상이 도체 바아 세그먼트(25)의 형상보다 상대적으로 더 평평하고 일반적으로 더 둔각이라는 점을 제외하고 대응하는 도체 바아 세그먼트(25)와 그 정점부(23)의 형상과 거의 동일하게 형성되고, 이에 따라 도체 스페이서 클립(40)은 도체 바아 세그먼트(25) 상에 클립 체결될 때(예컨대, 도 5 참고)에 인장력과 비틀림력 중 어느 하나 또는 이들 모두를 인가할 수 있는 스프링 디바이스와 같이 작용하고, 이에 의해 도체 스페이서 클립(40)은 그 자신을 도체 바아 세그먼트(25)와 맞물림 고정되도록 압박한다. 통상적으로, 바닥면(42, 46)은 상시에 도체 바아 세그먼트(25)의 맞물림 표면(27, 26)의 대응하는 각도에 비해 더 예각인 일반적인 각도를 형성하고, 바닥면(42, 46)은 상시에 도체 스페이서 클립(40)의 트위스트된 형상에 의해 서로에 대해 뒤틀려 있으며, 이에 의해 U자 채널 부분(41)이 상대적으로 시계 방향(CW)으로 이동하고 U자 채널 부분(45)이 상대적으로 반시계 방향(CCW)으로 이동될 때 토션이 발생한다. 즉, 상기한 상시 형상이 도체 스페이서 클립(40)을 도체 바아 세그먼트(25)에 부착하는 것에 의해 변화될 때, 이러한 변화가 토션을 생성한다. 도 4의 예에서, 도체 스페이서 클립(40)이 클립 체결될 때, 제1 U자 채널 부분(41)은 이에 의해 CW로 이동되는 동안 제2 U자 채널 부분(45)은 CCW로 이동된다. 클립 체결 후, 결과적인 토션이 제1 U자 채널 부분(41)은 CCW로 압박하는 한편, 제2 U자 채널 부분(45)은 CW로 압박하면서, 스프링력에 의해 정점부(53)를 거의 축방향 외측 방향으로 압박한다. 제1 U자 채널 부분(41)의 측부 패널(43, 44)과 제2 U자 채널 부분(45)의 측부 패널(48, 47)은 통상적으로 각각의 표면(28, 29)에 대한 꼭 끼워맞춤을 보장하도록 형성된다. 연결 부재(50)는 바이어싱 부재로서 텐션 및/또는 토션을 인가/전달할 수 있다. 연결 부재(50)는 정점부(53)에 형성된 각의 내부를 향하는 표면(52)을 갖는다.

도 5 및 도 6은 각각, 도체 바아 세그먼트(25)에 클립 체결된 도체 스페이서 클립(40)을 포함하는 예삽입 조립체(55)의 전방 및 후방 부분 사시도이다. 예컨대, 도체 스페이서 클립(40)은 약간 트위스트되어 있고, 그 자신을 도체 바아 세그먼트(25)에 로킹한다. 예삽입 조립체(55)는 고정자 본체(10)의 적절한 슬롯(14)에 삽입되고 있을 때에 의도치 않게 인접한 도체 바아 세그먼트(25), 도체 스페이서 클립(40) 또는 다른 구조와 접촉하게 될 수 있다. 상기한 경우, 도체 스페이서 바 클립(40)이 거의 축방향 외측 방향으로 제자리에서 벗어나거나 이동되는 것에 저항하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 연결 부재(50)와 측부 패널(43, 48)은 그들 각각이 도체 표면(28)과의 맞닿음에 의해 축방향 외측으로 이동되는 것이 방지된다. 상기한 맞닿음은 도체 스페이서 클립(40)의 원위 단부들 사이에서 연속적이거나 거의 연속적일 수 있다. 연결 부재(50)의 축방향 내측면(52)과 측부 패널(43, 38)의 외면은, 인접한 세그먼트와 같은 축방향 내측 구조가 도체 바아 세그먼트(25)의 임의의 노출된 금속과 접촉하는 것을 방지하는 간격을 제공한다. 이와 유사하게, U자 채널 부분(41)의 외면(54)은 인접한 도체 바아의 도체 표면(26)과의 측방향 전기 접촉을 방지하는 스페이서로서의 역할을 하고, U자 채널 부분(45)의 외면(49)은 인접한 도체 바아의 도체 표면(27)과의 측방향 접촉을 방지하는 스페이서로서의 역할을 한다. 스페이서 재료를 2개의 인접한 도체 바아의 인터페이스에서 단지 하나의 도체 바아 상에만 배치하는 스페이서 클립을 활용하는 것에 의해, 스페이서 재료가 차지하는 용적의 양이 감소된다. 대향하는 U자 채널 부분의 구조를 활용하는 것에 의해, 자가 고정식 스페이서 클립이 도체 바아 오정렬 및 손상을 방지하고, 개별 도체 바아 세그먼트의 축방향 설치로 인한 스페이서 클립의 변위 및 손상을 방지한다. 이에 의해, 전기적 쇼트를 방지하면서 스페이서 용적을 최소화하고 조립 중에 도체 스페이서 클립(40)의 변위를 방지한다. 통상적으로, 도체 바아 세그먼트(25)의 축방향 외측면(29)을 따라 스페이서 재료를 배치할 필요가 거의 없을 수 있다. 따라서, 측부 패널(44, 47)의 각각의 높이는 도체 바아(24)와 U자 채널 부분(41, 45)의 적절한 맞물림 및 정렬을 보장하도록 제공되지만, 다양한 실시예에서 측부 패널(44, 47)이 표면(29)에 걸쳐 더 연장될 것이 요구되지는 않는다. 클립 체결된 도체 스페이서 클립(40)에 의해 인가되는 트위스팅 토션은 그 정점부(53)를 도체 바아 세그먼트(25)의 정점부(23)를 향해 강제한다.

도 7은 예삽입 조립체(55)의 부분 상부 사시도이다. 각각의 측부 패널(44, 47)의 높이는, 도체 스페이서 클립(40)이 도체 바아 세그먼트에 확실하게 유지되는 것을 보장하도록 도체 바아 표면(29)의 부분에 걸쳐 연장된다. 이와 달리 앞서 언급한 바와 같이, 표면(29)의 축방향 외측 부분은 전기 도전성 재료와 접촉하지 않게 될 수 있고, 조립 및 코팅 후에 고정자 제조 과정 중에 손상을 유발하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 스페이서 재료의 최소화는 더 많은 공간이 냉각 목적 및/또는 전기 기계(1)의 상대적인 크기를 줄이는 목적을 위해 활용되게 한다. 여러 용례에서, 예컨대 주 관심 대상인 스페이서 클립 절연 및 보호부는 연결 부재의 주어진 부분에 있을 수 있으며, 이 경우 U자 채널 부분(41, 45)은 연결 부재(50)를 제자리에 적절하게 유지하도록 작용한다. 다수의 도체(24)가 층상으로 적층되거나 또는 이와 달리 서로 밀접하게 구성되는 등과 같은 여러 경우에, 정점부(23)는 축방향으로 이격되고, 절연되며 손상으로부터 보호되어야만 한다. 인접한 도체(24)들의 "활성" 부분들 사이에 플라스틱 또는 다른 적절한 스페이서 클립 재료로 이루어진 적어도 하나의 층이 존재하는 한, 이에 의해 적절한 배리어가 제공된다. 예컨대 도체 바아 세그먼트(25)의 일측부(28)의 일부만을 커버함으로써 작은 풋프린트를 갖는 것에 의해, 연결 부재(50)는 이에 의해 도체 바아 세그먼트(25)의 열 보유를 최소화한다. 도체 바아 세그먼트(25)의 정점부(23)로부터의 열전달을 최대화하면서, 물리적인 간격 및 전기 절연이 달성될 수 있다.

도 8은 각기 도체 스페이서 클립(40)이 클립 체결되어 있고, 고정자 본체(10)에 설치되어 있는 도체 바아 세그먼트(25)의 예시적인 어레이에 관한 부분 사시도이다. 주어진 전기 기계(1)는 개별 도체들의 그룹, 예컨대 전기 또는 하이브리드 차량을 위한 3상 견인 모터의 고정자에서는 4개의 도체, 자동 교류발전기의 고정자에서는 2개의 도체를 가질 수 있다. 주어진 도체 바아 세그먼트(25)는 단지 하나의 인접한 도체를 가질 수도 있고, 다수의 인접한 도체들을 가질 수도 있다. 예시적인 고정자 제조 과정에서는, 각각의 예삽입 조립체(55)(예컨대, 도 5)가 조립되고, 고정자 본체(10)에 근접하게 위치 설정된 캐리어(도시하지 않음) 상에 배치된다. 그 후, 개별 조립체(55)의 도체 바아 단부(32, 33)가 고정자 본체(10)를 관통하여 연장될 수 있는 슬롯 라이너의 선택된 단부 슬리브 부분(21)에 삽입된다. 대안으로서, 도체 바아 세그먼트(25)의 부분은, 슬롯 라이너에 대한 필요성을 배제하기 위해 조립 이전에 절연재로 코팅될 수 있다. 모든 조립체(55)가 각각의 도체 통로(13)에 삽입될 때까지(예컨대, 도 2a), 각각의 개별 조립체(55)가 단지 대략 1 인치만 축방향 내측 방향으로 압박되고, 그 후 순차적으로 다음 조립체(55)가 삽입되고 1 인치만큼 축방향 내측으로 압박된다. 도체 스페이서 클립(40)의 배향 및 구조는 클립 체결된 도체 바아 세그먼트(25)의 축방향 압축이 그러한 도체 스페이서 클립(40)을 제자리에서 이탈시키지 않는 것을 보장한다. 고정자 본체(10)에 모든 조립체(55)가 설치된 후, 조립체(55)들은 모든 도체 바아 세그먼트(25)가 그 최종 안착 위치에 위치 설정될 때까지 동시에 축방향 내측으로 압축된다. 예컨대, 프레스 또는 다른 압박 디바이스는, 각각의 도체 바아 세그먼트(25)를 축방향 내측 방향으로 압박하기 위해 각각의 도체 바아 세그먼트(25) 표면(29) 및/또는 측부 패널(44, 47)(예컨대, 도 7)의 각 부분과 맞물리는 고무 또는 다른 비연마성 표면을 가질 수 있다. 도체 스페이서 클립(40)은 개별 도체 바아 세그먼트(25)가 이러한 설치 과정 중에 인접한 도체 바아 세그먼트(25)와 접촉하는 것을 방지한다. 그렇지 않은 경우, 그러한 도체간 접촉은 사전에 도체 바아 세그먼트(25)에 코팅된 절연 재료를 악화 및 손상시킬 수 있다. 인접한 도체 스페이서 클립(40)들은 축방향 내측 삽입 동안에 서로를 지지하도록 구성될 수 있고, 이에 따라 인접한 도체 스페이서 클립(40)들은 서로를 제위치에 유지하고 서로가 제자리에서 벗어나게 되는 것을 방지한다. 설치되고 있는 인접한 조립체(55)들 간의 협력은 또한 상 절연 재료와 같은 부차적인 구조에 대한 손상을 견디고 및/또는 방지할 수 있다. 삽입 후, 고정자 본체(10) 외측으로 돌출하는 도체 바아 세그먼트(25) 부분[도 3b에 도시한 외측 부분(36, 37) 및 정점부(23)]을 "엔드 턴(end turn)"으로 칭할 수 있다.

다양한 실시예에서, 도체 스페이서 클립(40)은 고정자 조립 중에 임의의 시기에 각각의 도체 바아 세그먼트(25) 상에 설치될 수 있다. 예컨대, 개별 도체 바아 세그먼트(25)를 집는 것과 동시에 소형 도체 스페이서 클립(40)을 집을 수 있으며, 상기한 도체 바아 세그먼트(25)를 적절한 단부 슬리브 부분(21)에 삽입하기 전에 소형 도체 스페이서 클립을 신속하게 제위치에 스냅 체결시킬 수 있고, 이에 의해 도체 스페이서 클립(40)을 도체 바아 세그먼트(25)에 클립 체결하는 것이 제조 시간에 미치는 영향이 최소가 된다. 후속하는 트위스팅 공정에서, 고정자 본체(10)의 다른 축방향 단부로부터 돌출하는 각각의 도체 바아 단부(32, 33)(예컨대, 도 3b)가 그 최종 위치로 트위스팅되고 용접될 수 있다. 도체 단부들을 서로 연결하는 다양한 과정은 TIG 용접, 플라즈마 용접, 저항 용접, 융해, 융해 타입 브레이징 및 저항 타입 브레이징을 포함하며, 이들로만 제한되지 않는다. 고정자 제조 과정에서 임의의 시점에 바니싱(varnishing; 예컨대, VPI)이 실시될 수 있다. 예컨대, 올바른 배치, 간격, 벤딩, 용접 및 다른 공정이 입증되고, 도체간 분리가 전체 과정에 걸쳐 유지되었을 때, 상기한 바니싱은 도체와 관련 코팅에 대한 손상의 방지를 보장하면서 특정 제조에 대해 최적화될 수 있다. 다양한 실시예에서, 다수의 도체 스페이서 클립(40)은 도체 어레이를 그 최종 안착 위치로 압축하기 이전에 복수 개의 도체 바아 세그먼트(25) 각각에 동시에 클립 체결될 수 있다. 다양한 실시예에서, 도체 바아 세그먼트(25)는 고정자 본체(10)에 설치될 때 스페이서 클립 캐리어(도시하지 않음)를 통과할 수 있고, 이에 의해 도체 스페이서 클립(40)이 설치 중인 도체 바아 세그먼트(25)에 설치됨으로써, 클립 체결 및 삽입 과정 단계가 결합된다.

도 9 및 도 10은 예시적인 실시예에 따른 도체 스페이서 클립(60)의 사시도이다. 도체 스페이서 클립(60), 예컨대 Zytel 및/또는 Nylon을 포함하며 이것으로만 제한되지 않는, 높은 인장강도를 지닌 플라스틱 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 대안으로서, 도체 스페이서 클립(60)은, 예컨대 낮은 인장강도와 높은 압축강도를 갖는 다양한 재료로 형성될 수 있다. U자 채널 부분(61)이 정점부(23)(예컨대, 도 3b)을 포함하는 도체 바아 세그먼트(25)의 일부에 스냅 체결되도록 구성된다. U자 채널 부분(61)은 폭이, 예컨대 4 mm로 실질적으로 도체 바아(24)의 표면(26, 27)의 폭과 실질적으로 동일한 내부 바닥면(62)을 지닌 바닥부(59)를 갖는다. U자 채널 부분(61)의 대향 측부 패널(63, 64)은 "U"의 개방 단부를 형성하도록 바닥면(62) 반대측으로 연장된다. 도체 스페이서 클립(60)은 내부 바닥면(62)이 도체 바아 세그먼트(25)의 표면(28)과 동일한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 도체 스페이서 클립(60)이 정점부(23)를 포함하는 도체 바아 세그먼트(25) 부분에 부착될 때, 도체 스페이서 클립(60)은 이에 의해 인장되지 않는다. 그러한 경우, 도체 스페이서 클립(60)의 선형 연장 부분(56, 57) 및 트위스팅된 부분(58)은 통상적으로 내부 바닥면(62)의 전부 또는 일부를 따라 표면(28)과 각각 접하도록 성형될 수 있다. 트위스트된 정점(70)은 이에 의해 트위스트된 부분(58)에 형성된다. 그러나, 도체 스페이서 클립(60)의 형상은 도체 스페이서 클립(40)에 대해 전술한 것과 유사한 방식으로 자가 유지 텐션 및/또는 토션을 인가하도록 수정될 수 있다. 도체 스페이서 클립(60)은 각각의 대향 측부 패널(63, 64)로부터 서로를 향해 연장되는 대향 탭(65, 66)을 포함한다. 각각의 측부 패널을 따른 내부 바닥면(62)에서부터 탭(65, 66)까지의 거리가 예컨대 3 mm로 도체 바아(24)의 표면(28, 29)의 폭과 거의 비슷한 경우에, 도체 스페이서 클립(60)은 예로써 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이 탭(65, 66)과 도체 바아 세그먼트(25)의 외향면(29)의 맞물림에 의해 도체 바아 세그먼트 상에 확실하게 유지되도록 도체 바아 세그먼트(25)에 클립 체결될 수 있다. 도체 스페이서 클립(60)은 또한 각각의 대향 측부 패널(63, 64)로부터 서로를 향해 연장되는 대향 탭(67, 68)을 포함한다. 통상적으로, 각각의 측부 패널을 따른 내부 바닥면(62)에서부터 탭(67, 68)까지의 거리도 역시 예컨대 3 mm로 도체 바아(24)의 표면(28, 29)의 폭과 거의 비슷하기 때문에, 도체 스페이서 클립(60)도 역시 도체 바아 세그먼트(25)에 클립 체결될 때에 탭(67, 68)과 세그먼트(25)의 외향면(29)의 맞물림에 의해 도체 바아 세그먼트 상에 확실하게 유지된다. 예컨대, 도체 스페이서 클립이 사출 성형 프로세스에 의해 형성될 때, 제1 직사각형 구멍(71)이 바닥부(59)를 따라 형성되어, 탭(65, 66)의 형성을 용이하게 할 수 있으며, 제2 직사각형 구멍(72)이 바닥부(59)를 따라 형성될 수 있어 탭(67, 68)의 형성을 용이하게 할 수 있다.

도 11 및 도 12는 도체 스페이서 클립(60)이 도체 바아 세그먼트(25)에 클립 체결된 예삽입 조립체(69)의 부분 사시도이다. 도체 스페이서 클립(40)에 대해 전술한 바와 같이, 도체 스페이서 클립(60)은 조립체(69)가 고정자 본체(10)의 도체 통로(13)에 삽입되고 있을 때에 일반적으로 축방향 외측 방향으로 제자리에서 벗어나거나 이동하는 데 저항하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 도체 스페이서 클립(60)은 내부 바닥면(62)과 축방향 내측 도체 표면(28)의 맞닿음에 의해 축방향 외측으로 이동되는 것이 방지된다. 그러한 맞닿음은 도체 스페이서 클립(60)의 원위 단부들 사이에서 연속적이거나 거의 연속적일 수 있다. 바닥부(59)의 외면(73)은, 인접한 도체 바아와 같은 어떠한 축방향 내측 구조물도 도체 바아 세그먼트(25)의 노출된 금속과 접촉하는 것을 방지하는 간격을 제공한다. 이와 유사하게, 측부 패널(63, 64)은 인접한 도체 바아들의 도체 표면(26, 27)과의 측방향 전기 접촉을 방지하는 스페이서로서 작용한다. 조립 동안에 도체 스페이서 클립의 전기적 쇼트 및 변위가 이에 의해 각각 방지된다. 통상적으로 앞서 논의한 바와 같이, 도체 바아 세그먼트(25)의 축방향 외측 표면(29)을 따라 스페이서 재료를 배치할 필요가 거의 없을 수 있으며, 따라서 탭(65 내지 68)을 형성하는 데 있어서 비교적 적은 양의 스페이서 재료가 사용될 수 있다. 그 결과, 거의 표면(29) 전부가 노출될 수 있고, 이에 따라 적절한 도체 간격을 보장하면서 열전달을 용이하게 할 수 있다. 주어진 구성에 있어서, 도체 스페이서 클립(60)의 일부가 추가의 열전달을 제공하도록 제거될 수 있다.

도 13a 및 도 13b는 예시적인 실시예에 따른 도체 스페이서 클립(80)의 사시도이다. 도체 스페이서 클립(80)은 일반적으로 스페이서 클립(40, 60)에 대해 전술한 바와 같은 방식으로, 예컨대 Zytel 및/또는 Nylon을 포함하며 이들로만 제한되지 않는 높은 인장강도를 갖는 플라스틱 또는 다른 적절한 재료를 이용하는 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 도체 스페이서 클립(80)은 각각의 바닥(76, 77)이 연결 부재(78)를 통해 서로 결합되는 제1 U자 채널 부분(74) 및 제2 U자 채널 부분(75)을 갖는다. 연결 부재(78)는 트위스트된 부분(82)에 의해 서로 커플링되는 선형 부분(79) 및 선형 부분(81)을 갖는다. 도체 스페이서 클립(80)은 각각의 U자 채널 부분(74, 75)의 내부 공간(84, 85)이 예컨대 3 mm × 4 mm로 도 3a에 도시한 도체(24)의 단면 프로파일과 대략 동일한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 도체 스페이서 클립(80)은 도 14에 예로써 도시한 바와 같이 정점부(23)를 포함하는 도체 바아 세그먼트의 일부에 스냅 체결되도록 구성된다. 프레스 또는 다른 압박력이 바닥부(76, 77)의 각각의 외부 위치(83, 84)에 접촉할 수 있고, 이에 의해 스페이서 클립(80)이 도체 바아 세그먼트(25)에 클립 체결된다. 이것은 툴링(tooling)이 도체 바아 세그먼트(25)와 접촉하게 되는 것을 방지하고, 이에 의해 마모 또는 다른 손상이 방지된다. 연결 부재(78)의 내측면(108)과 U자 채널 부분(74, 75)의 각각의 내부면(109, 110)은 도체 바아 세그먼트(25)에 클립 체결될 때에 도체 바아 세그먼트(25)의 표면(29)에 접한다. 도체 스페이서 클립(80)은 U자 채널 부분(74)의 각각의 대향 측부 패널(115, 116)로부터 서로를 향해 연장되는 대향 탭(111, 112)을 포함한다. 도체 스페이서 클립(80)도 또한 각각의 대향 측부 패널(117, 188)로부터 서로를 향해 연장되는 대향 탭(113, 114)을 포함한다. 전술한 것과 유사한 방식으로(예컨대, 도 9), 탭(111 내지 114)은 도체 스페이서 클립(80)을 도체 바아 세그먼트(25) 상에 확살하게 유지한다. 추가로, 탭(111 내지 114)은 둥근 프로파일 및 "U"자 형상의 각각의 개방 단부를 가로지르는 짧은 연장 길이를 가질 수 있기 때문에, 도체 스페이서 클립(80)이 도체 바아 세그먼트(25) 상으로 압축될 때, 그러한 맞물림이 각각의 대향 측부 패널(115, 116 및 117, 118)을 서로 멀어지도록 하여 도체 바아 세그먼트(25)가 더 쉽게 각각의 내부 공간(84, 85)에 진입하게 한다. 진입이 완ㄹ될 때, 탭 부분(111 내지 114)은 도체 바아 세그먼트(25)의 표면(28)(예컨대, 도 3a)과 접하는 상시 위치로 다시 스냅 체결된다. 더욱이, U자 채널 부분(74, 75)은 통상적으로, 측부 패널 쌍(115, 116 및 117, 118)에 각각 형성된 각각의 대향 경사 에지(119, 120 및 121, 122)를 갖는다. 예컨대, 경사부(119 내지 122)는 사출 성형 과정 중에 탭(111 내지 114)을 형성하기 위해 요구되는 필수 공간을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 그러한 경사부(119 내지 122)는 다양한 고정자 조립 과정 중에 임시로 도체 스페이서 클립(80)을 제위치에 적절히 유지하는 데 사용되는 스페이서 재료의 양을 최소화하면서 연결 부재(78)에 인접한 U자 채널 부분(74, 75)의 선택된 부분에 공간을 제공할 수 있다.

도체 스페이서 클립(80)은 통상적으로 도체 바아 세그먼트(25)의 표면(29)의 대응하는 형상에 맞춰지도록 성형될 수도 있고, 클립 체결되었을 때에 도체 스페이서 클립(40)에 대해 전술한 것과 유사한 방식으로 자가 유지 텐션 및/또는 토션을 가하도록 형성될 수 있다. 도 14에 도시한 바와 같이 도체 스페이서 클립(80)은 도체 바아 세그먼트(25)에 부착될 때에 축방향 내측 방향으로 부여되는 충격에 대해 표면(29)을 보호하고, 이에 의해 도체 바아 세그먼트(25)에 대한 손상을 방지한다. 도체 스페이서 클립(80)은 소형 사이즈로 구현될 수 있으며, 인접한 도체 바아 세그먼트들(25)과 다른 구조를 떨어뜨리는 적절한 간격을 제공할 수 있다.

도 15는 예시적인 실시예에 따른 도체 스페이서 클립(90)의 사시도이다. 도체 스페이서 클립(90)은 일반적으로 스페이서 클립(40, 60)에 대해 전술한 바와 같은 방식으로, 예컨대 Zytel 및/또는 Nylon을 포함하며 이들로만 제한되지 않는 높은 인장강도를 갖는 플라스틱 또는 다른 적절한 재료를 이용하는 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 도체 스페이서 클립(90)은, 각각의 바닥부(87, 88)가 연결 부재(89)를 통해 서로 결합된 제1 U자 채널 부분(85) 및 제2 U자 채널 부분(86)을 갖는다. 연결 부재(89)는 트위스트된 부분(92)에 의해 서로 커플링된 선형 부분(89, 91)들을 갖는다. U자 채널 부분(85, 86)은 통상적으로, 각기 예컨대 3 mm × 4 mm로 도 3a에 예로써 도시한 도체(24)의 단면 프로파일과 대략 동일한 형상인 단면 프로파일을 갖는 공간을 에워싸도록 형성된다. 도체 스페이서 클립(90)은 도 16에 예로써 도시한 바와 같이 정점부(23)를 포함하는 도체 바아 세그먼트(25)의 일부에 스냅 체결되도록 구성된다. 프레스 또는 다른 압박력이 각각의 U자 채널 부분(85, 86)의 외부에 접촉할 수 있고, 이에 의해 도체 스페이서 클립(90)이 도체 바아 세그먼트(25)에 클립 체결된다. 대향 탭(93, 94)이 U자 채널 부분(85)의 "U"의 대향 측부로부터 서로를 향해 연장되고, 도체 바아 세그먼트(25) 상으로 압축될 때 "U"가 이격되도록 확장된 다음, 그 상시 위치측으로 다시 스냅 체결되고 이에 의해 도체 스페이서 클립(90)을 도체 바아 세그먼트(25)에 고정시키도록 형성된다. 대향 탭(95, 96)이 U자 채널 부분(86)의 "U"의 대향 측부로부터 서로를 향해 연장되고, 도체 바아 세그먼트(25) 상으로 압축될 때 "U"가 이격되도록 확장된 다음, 그 상시 위치측으로 다시 스냅 체결되고 이에 의해 도체 스페이서 클립(90)을 도체 바아 세그먼트(25)에 고정시키도록 형성된다. 도체 스페이서 클립(90)은 통상적으로 정합면(97)이 그 전부 또는 일부를 따라 도체 바아 세그먼트(25)의 표면(28)(예컨대, 도 3a 참고)에 접하고, 이에 의해 도체 스페이서 클립(90)의 정점부(98)가 도체 바아 세그먼트(25)의 정점부(23)에 밀접하도록 성형될 수 있다. 도체 스페이서 클립(90)은 통상적으로, 도체 바아 세그먼트(25)의 표면(28)의 대응하는 형상에 맞춰지도록 성형될 수도 있고, 클립 체결되었을 때에 도체 스페이서 클립(40)에 대해 전술한 것과 유사한 방식으로 자가 유지 텐션 및/또는 토션을 가하도록 형성될 수도 있다.

다양한 실시예에서, 도체 스페이서 클립(40, 60, 80, 90)은 수동으로 도체 바아 세그먼트(25) 상에 개별적으로 설치될 수도 있고, 개별 클립(40, 60, 80, 90)을 삽입 헤드에 공급하는 자동화 기구(도시하지 않음)의 카트리지에 있는 다수의 클립으로서 형성될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 다수의 도체 스페이서 클립(40, 60, 80, 90)은 그룹으로 설치될 수 있다. 예컨대, 도체 스페이서 클립(40, 60, 80, 90)은 인접한 클립(40, 60, 80, 90)들을 연결하는 플라스틱 시임(도시하지 않음)에서 후속하여 분리될 수 있도록 함께 연결될 수 있다. 통상적으로, 파단 지점 및 시임은 기능성에 중요하지 않고 설치 및 조립을 용이하게 하는 도체 스페이서 클립(40, 60, 80, 90)의 부분(들)에 위치된다. 다양한 실시예에서는, 구멍(71, 72)이, 후속하여 스페이서 클립(60)을 도체 바아 세그먼트(25) 상으로 배치하고 및/또는 압축하는 클립 설치 툴(도시하지 않음)과 맞물리도록 된 파지 위치를 제공할 수 있다. 예컨대, 클립 설치 툴은 예조립 조립체(69)를 형성하는 과정에서 하나 이상의 도체 스페이서 클립(60)을 부분 캐리어(도시하지 않음)로부터 들어올릴 수 있도록 구멍(71, 72)의 둘레를 따라 스페이서 클립(60)과 맞물릴 수 있다, 다른 예에서, 클립 설치 툴은 구멍(71, 72)의 둘레 영역에서의 파지 또는 맞물림에 의해 각각의 스페이서 클립(40, 60, 80, 90)의 연결형 어레이 또는 데이지 체인형(daisy-chained) 어레이로부터 멀어지도록 전단되는 개별 스페이서 클립(40, 60, 80, 90)을 고정할 수 있다. 추가의 예에서, 연결된 스페이서 클립(60)의 어레이는 대응하는 도체 바아 세그먼트(25)의 어레이 상으로의 후속하는 클립의 어레이의 배치를 위해 구멍(71, 72)의 둘레 영역에 파지될 수 있다. 또 다른 예에서는, 다수의 도체 스페이서 클립을 포함하는 카트리지(도시하지 않음)가 공급 메커니즘에 제공될 수 있으며, 이 공급 메커니즘은 개별 도체 스페이서 클립(60)을 카트리지로부터 도체 바아 세그먼트(25)로의 후속 배치를 위한 분배 위치로 공급하기 위해 구멍(71, 72)의 둘레 부분을 파지한다.

다른 예에서는, 파단 지점 및 시임이 도체 스페이서 클립(40, 60, 80, 90) 상에 형성되어, 조립 중에 U자 채널 부분(41, 45, 74, 75, 85, 86)을 임시로 유지할 수 있다. 특히 몇몇 용례에서는, 연결 부분을 필요로 하는 일 없이 도체 바아 세그먼트(25)들을 정점부(23) 부근에서 서로 이격시키기 위해 그러한 U자 채널 부분 쌍(41, 45, 74, 75, 85, 86)을 활용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파단 시임은 U자 채널 부분(74, 75)과 연결 부재(78)의 결합부(예컨대, 도 13a 참고)에 마련될 수 있고, 이에 따라 도체 스페이서 클립(80)이 단일 축방향 동작으로 설치될 수 있고, 그 후 연결 부재(78)가 파단되어 단지 U자 채널 부분 쌍(74, 75)만을 인접한 도체 바아 세그먼트(25)들이 서로 접촉하는 것을 방지하도록 정확히 위치 설정된 상태로 남겨둘 수 있다. 전기 기계의 조립체는 이에 의해 각기 각각의 턴 부분에 근접한 도체 바아 세그먼트 각각에 부착되는 채널 부재(74, 75) 쌍을 갖는 복수 개의 도체 스페이서 클립을 포함할 수 있고, 이 경우 부착된 채널 부재 쌍(74, 75)는 인접한 각각의 도체 바아 세그먼트(25)를 이격시키고, 채널 부재 쌍(74, 75)은 인접한 각각의 도체 바아 세그먼트(25)가 서로 접촉하는 것을 방지한다. 각각의 채널 부재(74, 75)의 두께는 상이한 프로파일을 갖는 도체 바아 세그먼트(25)를 위한 더 많은 공간을 수용하도록 더 크게 형성될 수 있다. 예컨대, 인접한 도체 바아 세그먼트(25)의 굴곡 형상이 제조 공차, 삽입력으로 인한 약간의 벤딩 및/또는 조밀하게 설치된 엔드 턴 공간으로 인해 변할 때, 그러한 도체 바아 세그먼트(25)는 U자 채널 부분(74, 75)의 두께를 증가시키는 것에 의해 적절히 이격될 수 있다. U자 채널 부분(74, 75)의 두께가 더 작게 형성될 때, 도체 바아 세그먼트 프로파일은 적절한 간격을 보장하기 위해 보다 엄격한 공차 내로 유지되어야만 한다.

본 명세서에서 설명한 일반적인 개념은, 예컨대 상이한 도체(24) 단면 사이즈를 위한 및/또는 상이한 고정자(2) 사이즈를 위한 상이한 도체 스페이서 클립을 제공하는 것에 의해 구현될 수 있다.

예시적인 용례에서, 전기 기계(10)는 하이브리드 자동차와 같은 전기 차량의 견인 모터일 수 있다. 견인 모터는 냉각제를 순환시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 오일이 냉각 재킷(도시하지 않음)의 사용에 의해 고정자(2)의 외경 주위에서 순환될 수 있고, 오일이 고정자 본체(10)로부터 돌출하는 엔드 턴 상으로 직접 분사될 수 있으며, 이에 의해 엔드 턴이 오일에 침지된다. 그 결과, 오일이 열원에서 직접 도체(25)로부터 열을 흡수한다. 고온 오일은 모터로부터, 오일로부터 열을 추출하고, 그 결과 냉각 오일이 모터로 복귀되는 라디에이터 타입 오일 쿨러와 같은 냉각 시스템 또는 열교환기(도시하지 않음)로 순환한다. 견인 모터를 냉각하는 다른 예에서, 수냉각식 전기 기계(1)에서 포팅 재료가 활용된다. 통상적으로, 물 재킷(도시하지 않음)이 고정자 조립체(2)를 에워싼다. 고정자 권선(3)의 엔드 턴 부분에서의 열 발생 및 손실은, 그러한 엔드 턴의 선택된 부분이 높은 열도전성을 갖는 포팅 재료로 포팅될 때에 보다 쉽게 엔드 턴으로부터 물로 전달된다. 예컨대, 에폭시 재료 및/또는 실리콘계 재료가 엔드 턴을 포팅하기 위해, 그리고 열을 도체(25)로부터 포팅 매체를 거쳐 도관을 통해 알루미늄 하우징(8)(예컨대, 도 1)으로, 그리고 물로 전달하는, 열도전성이 공기보다 높은 도관(들)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 소형의 효율적인 도체 스페이서 클립(40, 60, 80, 90)을 사용하는 것에 의해, 인접한 도체 세그먼트(25)를 이격시키기 위해 활용되는 도체 표면적이 최소화되고, 이에 의해 더 많은 도체 표면적이 엔드 턴 부분의 열전달을 실시하도록 남아 있게 된다. 특정 용례에 따라, 도체 스페이서 클립(40, 60, 80, 90)은 모든 도체 바아 세그먼트(25) 상에, 하나 걸러 하나의 도체 바아 세그먼트(25)(교번하는 패턴) 상에 또는 고정자 조립체의 선택된 도체 바아 세그먼트(25) 상에 설치될 수 있다. 단일 U자 채널 부분이 도체 세그먼트를 임의의 인접한 도체 세그먼트(25)로부터 이격시키기 위해 도체 세그먼트(25)의 임의의 위치에 마련될 수 있다.

도 17은 예시적인 실시예에 따른 조립된 고정자의 부분 사시도이며, 도시를 위해 도체의 어레이 대부분이 제거된 상태이다. 연철판(99; lamination) 적층체는 도체 통로(13)에서 고정자 본체(10)의 각각의 축방향 단부로부터 돌출하는 절연 슬리브 부분(21)을 둘러싼다. 각각의 도체 바아 세그먼트 단부(102)를 제외한 외측 도체 바아 세그먼트(100)는 절연, 내마모성, 밀봉, 윤활 및/또는 다른 적절한 이유를 위해 성형되고 코팅 재료(102)로 이루어진 하나 이상의 층으로 코팅된다. 도체 스페이서 클립(90)은 각각의 외측 도체 바아 세그먼트(100)에 부착되고, 그 후 도체 바아 세그먼트 각각은 도체 통로(13)들 중 선택된 하나의 도체 통로에 삽입된다. 각각의 도체 바아 세그먼트 단부(101)를 제외한 내측 도체 바아 세그먼트(100)는 절연, 내마모성, 밀봉, 윤활 및/또는 다른 적절한 이유를 위해 성형되고 코팅 재료(102)로 이루어진 하나 이상의 층으로 코팅된다. 도체 스페이서 클립(80)은 각각의 내측 도체 바아 세그먼트(103)에 부착되고, 그 후 도체 바아 세그먼트 각각은 도체 통로(13)들 중 선택된 하나의 도체 통로에 삽입된다. 슬롯 라이너(도시하지 않음)가 통상적으로 도체 통로(13)에 마련된다. 절연 위상 코일 와이어(104, 105, 106)는 고정자 본체(10)를 통해 또는 고정자 본체 둘레에 공급되며, 각각 링 단자(107)를 사용하여 종결된다. 모든 세그먼트(100, 103)가 삽입되고, 고정자 본체(10)가 완전히 설치되었을 때 그리고 예컨대 모든 구조가 올바르게 안착될 때까지 조립체를 몰드로 압축하는 것에 의해 도체 바아 세그먼트(100)의 정점부와 도체 스페이서 클립(80)의 정점부(107)가 적절히 배치되었을 때, 도체 바아 세그먼트(100, 103)의 단부(101)는 트위스팅 공정에서 더 성형된 다음, 도체 바아 세그먼트(100, 103), 위상 코일 종결 와이어(104, 105, 106) 및 고정자(2)에 의해 구현되는 전기 회로에 따른 임의의 다른 보조 전기 디바이스를 전기 접속시키기 위해 용접되거나, 브레이징되거나 또는 다른 방식으로 처리된다. 그러한 도체 바아 세그먼트(25)들의 정점부들을 이격시키기 위해 본 명세서에서 설명되는 일반적인 원리에 따르면, 도체 단부(101)에 인접한 고정자(2)의 축방향 단부에 있는 도체 바아 세그먼트(25)의 부분을 위해 다른 도체 스페이서 클립(도시하지 않음)이 마련될 수 있다. 구조를 굳히고 그 열적 특성을 최적화하기 위해 포팅 재료(108)가 고정자 본체(10)에 주입될 수 있다. 그러한 포팅은 통상적으로, 예컨대 포팅되지 않은 외측 엔드 턴 부분을 냉각제에 노출시키도록 고정자 본체(10)의 내부 부분의 선택된 영역에서만 수행된다.

다양한 실시예에서, 도체 단부들을 서로 연결하기 위해 전술한 바와 같이 다양한 프로세스가 사용될 수 있으며, 임의의 개수의 바니싱 또는 다른 코팅 공정이 고정자 제조 프로세스에서 임의의 시점에 수행될 수 있다. 예컨대, 도체 스페이서 클립의 사용은 다양한 배치, 이격, 벤딩, 용접 및 전체 프로세스 전반에 걸친 다른 공정의 정확도 및 검증을 향상시키고, 이에 의해 도체와 관련 코팅에 대한 손상의 방지를 보장하면서 생산성을 최적화한다. 예시적인 고정자 제조 방법이 도 18에 도시되어 있다. 단계 160에서, 복수 개의 도체 스페이서 클립과 대응하는 복수 개의 도체 바아 세그먼트가 고정자 제조 영역에 마련된다. 단계 170에서, 각각의 도체 스페이서 클립이 각각의 도체 바아 세그먼트에 클립 체결된다. 예컨대, 각기 도체 스페이서 클립을 지닌 도체 바아 세그먼트가 예삽입 조립체로서 마련된다. 단계 180에서, 모든 클립 체결된 도체 바아 세그먼트가 삽입되고 고정자 본체에 완전히 설치될 때까지 "클립 체결된" 도체 바아 세그먼트는, 예컨대 고정자 본체를 통해 연장되는 절연 도체 통로로 삽입되는 것 등에 의해 고정자 본체에 설치된다. 단계 190에서, 설치된 고정자 본체의 노출된 도체가 절연제로 코팅되고, 이에 의해 스페이서는 절연 코팅이 노출된 도체들이 절연 절연되도록 한다. 예컨대, 모든 도체 세그먼트가 완전히 안착되고 도체 스페이서 클립에 의해 이격된 후에 노출된 엔드 턴이 바니싱될 수 있다. 그 결과, 절연체의 양이 도체간 절연을 제공하는 데 있어서 최적화될 수 있는 동시에, 고정자의 엔드 턴 부분에서의 열전달을 최대화하기 위해 절연 용적을 최소화할 수 있다. 각각의 도체 바아 세그먼트(25)는 이에 의해, 고정자(2)의 엔드 턴이 다수의 엔드 턴을 감싸는 절연 재료의 단일 모노리스식 매스에 의해 절연되지 않도록 별도의 전기 절연 외부층을 가질 수 있다.

많은 전기 기계가 매우 높은 효율로 작동하지만, 일부 에너지는 어쩔 수 없이 손실된다. 그러한 에너지 손실은 마찰 손실, 코어 손실 및 이력 손실을 포함하는 다양한 형태를 취하며, 폐열의 발생을 초래한다. 몇몇 용례에서, 이러한 폐열이 전기 기계의 권선에서 허용 불가한 수준에 도달하는 것을 방지하기 위해서는 전기 기계로부터 열을 능동적으로 제거해야만 한다. 분사 냉각은 통상적으로 열을 제거하기 위해 단부 권선에 오일을 분사하는 것을 포함한다. 단부 권선에서 도체 이격을 위해 필요한 공간을 줄이는 것에 의해, 예시적인 도체 스페이서 클립 실시예는 엔드 턴으로부터 그러한 열의 보다 효과적인 제거를 가능하게 한다. 다양한 실시예에서, 본 명세서에서 설명한 임의의 도체 스페이서 클립의 다양한 예시적인 피쳐(feature)는 주어진 도체 이격 용례에 따라 서로 조합될 수 있다.

위에서는 본 발명의 원리를 포함하는 예시적인 실시예를 기술하였지만, 본 발명은 기술된 실시예로 제한되는 것은 아니다. 대신에, 본 출원은 그 일반적인 원리를 이용하는 본 발명의 임의의 변형, 용도 또는 적용을 포괄하도록 의도된다. 또한, 본 출원은 본 발명이 관련되고 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 당업계에 알려지거나 통상적인 실시 내에 속하는 본 개시물로부터의 파생물을 포괄하도록 의도된다.

Claims (22)

1. 전기 기계 조립체로서,
   각기 턴 부분을 갖는 복수 개의 도체 세그먼트; 및
   각기 채널 부재와 벤드(bend) 부재를 갖는 복수 개의 클립
   을 포함하고, 상기 채널 부재는 각각의 도체 세그먼트에 부착되고, 이에 의해 각각의 벤드 부재를 각각의 턴 부분에 대하여 유지하며,
   부착된 클립은 인접한 도체 세그먼트들을 이격시키며, 벤드 부재는 인접한 도체 세그먼트들이 서로 접촉하는 것을 방지하는 것인 전기 기계 조립체.
2. 제1항에 있어서, 각각의 도체 세그먼트는 직사각형 프로파일을 갖고, 벤드 부재는 단지 도체 세그먼트의 일측부의 일부만을 커버하는 것인 전기 기계 조립체.
3. 제1항에 있어서, 상기 벤드 부재는 실질적으로 평평한 것인 전기 기계 조립체.
4. 제1항에 있어서, 상기 벤드 부재는 실질적으로 도체 턴 부분의 형상에 일치하는 것인 전기 기계 조립체.
5. 제1항에 있어서, 각각의 상기 채널 부재는 벤드 부재에 의해 연결된 채널 부재 쌍을 포함하는 것인 전기 기계 조립체.
6. 제5항에 있어서, 상기 채널 부재 쌍은 서로에 대해 회전 방향으로 편향되고, 이에 의해 클립 유지 메커니즘을 형성하는 것인 전기 기계 조립체.
7. 제1항에 있어서, 복수 개의 클립은 인접한 구성요소들을 서로 커플링하는 적어도 하나의 파단 가능한 연결 부재를 포함하는 연결형 구성요소의 어레이로서 구성되는 것인 전기 기계 조립체.
8. 제7항에 있어서, 복수 개의 클립은 카트리지로서 형성되고, 적어도 하나의 파단 가능한 연결 부재는 접착제 또는 구성요소와 일체 형성되는 시임(seam)을 포함하는 것인 전기 기계 조립체.
9. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 클립은 도체 세그먼트에 스냅핏(snap fit)되는 것인 전기 기계 조립체.
10. 전기 기계의 코일을 구성하는 코일의 구성 방법으로서,
    각각의 턴 부분을 갖는 복수 개의 도체 세그먼트를 마련하는 단계;
    각기 채널 부재와 이 채널 부재로부터 연장되는 벤드 부재를 갖는 복수 개의 클립을 마련하는 단계;
    클립을 도체 세그먼트의 각각의 턴 부분에 부착하는 단계; 및
    클립 체결된 도체 세그먼트를 코일 수납 구조에 설치하고, 인접한 턴 부분들이 접촉하는 것을 방지하기 위해 클립의 벤드 부재를 이용하는 단계
    를 포함하는 코일의 구성 방법.
11. 제10항에 있어서, 벤드 부재를 도체 세그먼트의 각각의 턴 부분에 대해 유지하기 위해 채널 부재를 사용하는 것을 더 포함하는 코일의 구성 방법.
12. 제10항에 있어서, 각각의 도체 세그먼트는 실질적으로 직사각형 프로파일을 갖고, 각각의 벤드 부재는 도체 세그먼트의 일측부의 단지 일부만을 커버하는 것인 코일의 구성 방법.
13. 제10항에 있어서, 상기 채널 부재는 벤드 부재에 의해 연결되는 채널 부재 쌍을 포함하고, 상기 클립을 도체 세그먼트의 각각의 턴 부분에 부착하는 단계는 채널 부재를 도체 세그먼트에 부착하는 것을 포함하고, 이에 의해 벤드 부재를 각각의 턴 부분에 밀접하게 유지하는 힘을 형성하는 것인 코일의 구성 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 클립을 도체 세그먼트의 각각의 턴 부분에 부착하는 단계는, 유지력을 형성하기 위해 각 쌍의 채널 부재를 반대 방향으로 선회시키는 것을 포함하는 것인 코일의 구성 방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 클립을 도체 세그먼트의 각각의 턴 부분에 부착하는 단계는 유지력을 형성하기 위해 각 쌍의 채널 부재를 각각의 도체 세그먼트에 대하여 인장시키는 것인 코일의 구성 방법.
16. 제10항에 있어서, 상기 클립 체결된 도체 세그먼트를 코일 수납 구조에 설치하는 단계 후에, 설치된 도체 세그먼트의 노출 부분의 적어도 일부를 절연재로 코팅하는 것을 더 포함하는 코일의 구성 방법.
17. 전기 기계의 인접한 도체들을 전기 절연시키고 이격시키기 위한 클립으로서.
    각각의 도체의 단면 영역을 적어도 부분적으로 에워싸도록 형성되는 적어도 하나의 채널 부재; 및
    채널 부재로부터 연장되는 적어도 하나의 벤드 부재
    를 포함하고, 상기 채널 부재는 클립이 도체에 부착되었을 때에 벤드 부제를 도체 턴 부분에 대해 제위치에 유지하도록 구성되는 것인 클립.
18. 제17항에 있어서, 상기 벤드 부재는 실질적으로 평평한 것인 클립.
19. 제17항에 있어서, 상기 벤드 부재는 도체 턴 부분의 형상에 일치하는 것인 클립.
20. 제17항에 있어서, 상기 채널 부재는 벤드 부재에 의해 연결되고 서로에 대해 회전 방향으로 오프셋된 채널 부재 쌍을 포함하고, 상기 회전 방향 오프셋은 클립이 도체에 부착되었을 때에 벤드 부재를 도체 턴 부분과 맞닿도록 편향시키는 것인 클립.
21. 전기 기계 조립체로서,
    각기 턴 부분을 갖는 복수 개의 도체 세그먼트; 및
    각기 각각의 턴 부분에 근접하게 각각의 도체 세그먼트에 부착되는 채널 부재 쌍을 갖는 복수 개의 클립
    을 포함하고, 부착된 클립은 인접한 도체 세그먼트들을 이격시키고, 채널 부재 쌍은 인접한 도체 세그먼트들이 서로 접촉하는 것을 방지하는 것인 전기 기계 조립체.
22. 제21항에 있어서, 일련의 인접한 도체 세그먼트에 대해서, 하나 걸러 하나의 세그먼트에 클립이 부착되는 것인 전기 기계 조립체.

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