KR20160017967A - 회전 전기 기계용 와이어 조립체 및 그 와이어 조립체를 얻기 위한 대응 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수의 위상 코일(P1 내지 P6)을 포함하는 회전 전기 기계용 와이어 조립체로서,
각 위상 코일(P1 내지 P6)은 스테이터(10)의 전용의 슬롯(18) 세트에 삽입되도록 구성되고,
각 위상 코일(P1 내지 P6)은 입력부(I1 내지 I6)를 갖는 제 1 부분(61)과, 출력부(O1 내지 O6)를 갖는 제 2 부분(62)을 포함하며, 제 1 부분(61)과 제 2 부분(62)은 분포 파형 권선을 구성하는, 회전 전기 기계용 와이어 조립체에 있어서,
각 위상 코일(P1 내지 P6)은, 각 위상 코일(P1 내지 P6)이 단일 와이어(23)로 이루어지도록 제 1 부분(61)과 제 2 부분(62)을 연결하는 U-턴 부분(63)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계용 와이어 조립체에 관한 것이다.

Description

회전 전기 기계용 와이어 조립체 및 그 와이어 조립체를 얻기 위한 대응 방법{WIRE ASSEMBLY FOR ROTARY ELECTRIC MACHINE AND CORRESPONDING METHOD TO OBTAIN THE WIRE ASSMEBLY}
본 발명은 회전 전기 기계(rotary electric machine)용 와이어 조립체 및 그 와이어 조립체를 얻기 위한 대응 방법에 관한 것이다. 본 발명은 예컨대 교류 발전기(alternator) 또는 전기 모터로 이루어지는 회전 전기 기계에 사용될 수 있다.
회전 전기 기계는 샤프트에 장착되는 로터와 스테이터를 포함한다. 회전 전기 기계는 스테이터를 지지하는 케이싱(casing)을 포함한다. 로터의 샤프트는 예컨대 볼 베어링에 의해 케이싱에 회전 가능하게 연결되어 있다.
로터는 금속 평판의 적층체에 의해 형성되는 코어(core)를 포함한다. 로터는, 유럽 특허 공개 제 0 803 962 호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 예컨대 로터의 자기 질량(magnetic mass)에 구현된 공동 내에 배치된 영구 자석에 의해 형성되는 극(pole)을 포함한다. 선택적으로, 소위 돌극(salient pole) 구조에서, 극들은 로터의 아암(arm) 주위에 감긴 코일에 의해 형성된다.
또한, 스테이터는 금속 평판의 적층체로 이루어진 코어와, 스테이터 권선(winding)을 포함한다. 스테이터 권선은, 각 위상 코일(phase coil)이 전도체(conductor)로 구성되는 유형의 복수의 위상 코일을 포함하는데, 이 전도체는 그 위상과 연관된 코일의 슬롯 내에 배열되어 전체적으로 코어의 축선과 동축인 나선 코일(spiral)을 형성한다. 따라서, 스테이터 권선은 반경방향으로 중첩되면서 일정 횟수로 권회된 위상 코일로 구성된다. 각 위상 코일은 스테이터의 양 측부에 교대로 배치된 종단 루프(end-loop) 부분을 포함한다. 이들 종단 루프 부분은 스테이터의 슬롯 내에 배치된 직선 부분들 사이에 연결부를 형성한다.
회전 전기 기계의 성능을 개선하기 위해서는, 코어의 슬롯을 최대로 충진하면서 자속의 유동 단면을 최적화하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 미국 특허 제 6,459,187 호는 전도체의 동일 층 내에 위치된 복수의 연속적인 직선 부분을 갖는 위상 코일을 포함하는 캐스케이드형(cascaded) 스테이터 권선을 구현하는 것을 개시한다. 그러나, 많은 수의 와이어(위상당 적어도 2개의 와이어, 즉 6 위상 권선에 대해 총 12개의 와이어)로 인해, 이들 사이의 상이한 위상 코일의 결합을 실행하기가 어렵다.
본 발명은 종래의 회전 전기 기계의 단점을 극복하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은, 복수의 위상 코일을 포함하는 회전 전기 기계용 와이어 조립체로서,
각 위상 코일은 스테이터의 전용의 슬롯 세트에 삽입되도록 구성되고,
각 위상 코일은 입력부를 갖는 제 1 부분과, 출력부를 갖는 제 2 부분을 포함하며, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분은 분포 파형 권선(distributed wave winding)을 구성하는, 회전 전기 기계용 와이어 조립체에 있어서,
각 위상 코일은, 각 위상 코일이 단일 와이어로 이루어지도록 제 1 부분과 제 2 부분을 연결하는 U-턴 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기계용 와이어 조립체를 제공한다.
본 발명은, 각 위상 코일을 위한 와이어의 수를 오직 1개로 줄임으로써, 위상 코일들 사이의 결합을 용이하게 한다.
특정 실시예에 따르면, 각 위상 코일의 와이어는,
스테이터의 슬롯 내에 삽입되도록 구성된 복수의 직선 부분, 및
직선 부분들을 연결하는 복수의 종단 루프 부분을 포함하며,
상기 종단 루프 부분은 전도체의 동일 층 내에 위치된 복수의 연속적인 직선 부분을 연결한다.
특정 실시예에 따르면, 각 위상 코일의 제 1 및 제 2 부분에서, 소정의 직선 부분은 그 소정의 직선 부분의 2개의 대향 측부에 배치된 2개의 인접한 직선 부분에 연결된다.
특정 실시예에 따르면, U-턴 부분에서, 직선 부분은 동일 측부에 배치된 2개의 직선 부분에 종단 루프 부분을 거쳐서 연결된다.
특정 실시예에 따르면, U-턴 부분에서, 직선 부분은 경사 부분을 포함한다.
특정 실시예에 따르면, 경사 부분은 와이어 조립체의 두께 방향으로 경사져 있다.
특정 실시예에 따르면, 와이어 조립체의 길이는 스테이터의 둘레의 N배와 동일하며, N은 2 이상이다.
특정 실시예에 따르면, 위상 코일의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에는 횡단 방향 오프셋(transversal offset)이 존재한다.
본 발명은 또한 와이어 조립체를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은,
각 위상 코일을 위한 선형 지지체의 일련의 슬롯 내에 와이어를 설치하는 단계로서, 각 위상 코일은 입력부를 갖는 제 1 부분과 출력부를 갖는 제 2 부분을 포함하며, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분은 분포 파형 권선을 구성하는, 슬롯 내 와이어 설치 단계와,
위상 코일들의 와이어를 가압하는 단계를 포함하며,
상기 슬롯 내 와이어 설치 단계는, 상기 위상 코일을 위한 최종 슬롯 둘레로 구부리고, 상기 최종 슬롯에 선행하는 슬롯 내에 배치된 직선 부분을 다른 직선 부분에 의해 중첩하는 것에 의해 U-턴 부분을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특정 실시예에 따르면, 상기 최종 슬롯 내에 배치된 직선 부분은 슬롯 내 와이어 설치 단계 전에 경사 부분을 갖도록 사전 형성된다.
특정 실시예에 따르면, 와이어를 가압하는 단계는 위상 코일마다 또는 선형 지지체에의 위상 코일들의 조립 후에 모든 위상 코일에 대해 함께 실행된다.
본 발명의 다른 양상은 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 위상 코일이 내부에 배열되어 있는 스테이터의 내부에 대한 부분 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 스테이터 코어의 상면도,
도 3a 내지 도 3c는 위상 코일의 와이어를 형성하기 위한, 본 발명에 따른 형성 툴(forming tool)의 상이한 구동 순서들을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 형성 툴의 지그(jig)의 수형 다이(die)와 그에 대응하는 암형 다이의 제 1 실시예를 나타내는 도면,
도 5a는 본 발명에 따른 형성 툴의 지그의 수형 다이와 그에 대응하는 암형 다이의 제 2 실시예를 나타내는 도면,
도 5b는 도 5a의 실시예의 암형 다이 및 수형 다이를 구성하는 분절 부분(segmented part)을 나타내는 도면,
도 6은 위상 코일의 설치 단계를 실행하기 위한 선형 지지체의 사시도,
도 7은 도 6의 선형 지지체 상에 위상 코일을 설치하는 상이한 단계들을 나타내는 도면,
도 8은 와이어의 두 부분의 서로에 대한 위치를 나타내는, 위상 코일을 형성하는 와이어의 선형 전개도,
도 9는 6 위상 스테이터의 모든 위상 코일에 대한 와이어의 선형 전개도,
도 10a 내지 도 10c는 각각 단일 와이어로 구성되는 위상 코일의 사시도, 측면도, 및 상면도,
도 11은 와이어를 선형 지지체로부터 원통형 지지체로 이송하는 단계를 실행하기 위한 장치를 나타내는 도면,
도 12는 특정 경사 가이드에 의한 와이어의 이송을 나타내는, 도 11에 도시된 장치의 상세도,
도 13a 및 도 13b는 위상 코일을 원통형 지지체로부터 스테이터 코어로 이송하는 단계를 실행하기 위한 장치의 측면도,
도 14a 및 도 14b는 추출 블레이드(extraction blade)를 각각 초기 위치 및 최종 위치(이 최종 위치를 향해 위상 코일이 스테이터의 코어 상으로 이송됨)에 있는 것으로 도시한 도 13a 및 도 13b의 장치의 상세도.
이하의 설명에서는 동일한, 유사한, 또는 동등한(like) 요소는 동일한 도면부호로 표기될 것이다.
도 1은 수개의 위상 코일(P1 내지 P6)(도 1에서는 이들 위상 코일 중 오직 하나의 위상 코일(P1)만이 도시되어 있음)이 내부에 조립되어 있는 코어(11)를 주로 포함하는 회전 전기 기계용 스테이터(10)의 부분 도면이다. 또한, 코어(11)는 6개의 유사한 위상 코일(P1 내지 P6)을 수용할 수 있도록 구성되어 있다.
회전 전기 기계는, 예컨대 교류 발전기 또는 시동기-교류 발전기(starter-alternator)이다. 이 기계는 바람직하게는 자동차에 사용할 목적이다. 시동기-교류 발전기는 한편으로는 교류 발전기로서 기능하는 발전기로서, 그리고 다른 한편으로는 특히 자동차의 연소 기관을 시동하기 위한 전기 모터로서의 가역 방향으로 작동할 수 있는 회전 전기 기계임을 나타낸다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 코어(11)는 축선(X)을 갖는 환형 원통 형태이며, 금속 평판의 축방향 적층체로 구성된다.
코어(11)는 내측 원통면(13) 및 외측 원통면(14)에 의해 반경방향으로 경계 설정되며, 축방향 하단부(15)에 있는 방사면(radial face) 및 축방향 상단부(16)에 있는 방사면에 의해 축방향으로 경계 설정된다.
코어(11)는 코어(11)의 축방향 하단부(15)와 축방향 상단부(16)의 방사면 내로 축방향으로 개방된 축방향 슬롯(18)을 포함한다. 슬롯(18)은 또한 코어(11)의 내측 원통면(13) 내로 반경방향으로 개방된다. 슬롯(18)은 모두 동일하다. 슬롯(18)은 코어(11)의 축선(X) 둘레에 각도 방향으로 규칙적으로 분포되어 있다. 각 슬롯(18)은 2개의 연속하는 치형부(teeth)(19)에 의해 규정된다. 바람직하게는, 코어(11)는 위상 코일을 슬롯(18) 내에 쉽게 삽입하기 위해 치형부 받침(tooth foot)을 포함하지 않는다.
슬롯(18)이 연장되지 않는 코어(11)의 최외측 환형부(22)는 요크(yoke)라 불린다.
스테이터(10)를 형성하기 위해, 수개의 환상 코일(P1 내지 P6)이 코어(11) 내에 설치된다. 본 발명은 6개의 위상 코일(P1 내지 P6)을 포함하는 스테이터(10)를 참고하여 기술될 것이다. 슬롯(18)의 수는 36개, 48개, 60개, 72개, 82개, 또는 96일 수 있다. 본 실시예에서, 스테이터(10)는 96개의 슬롯을 포함한다. 그러나, 본 발명은 상이한 개수의 위상 코일을 갖는 스테이터들, 특히 3개의 위상 코일을 갖는 스테이터에도 적용 가능하다. 그리고, 스테이터 코어(11)는 예컨대 36개, 48개, 또는 72개의 슬롯을 포함한다.
각 위상 코일(P1 내지 P6)은, 이하에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 반경방향으로 적층되며 전기 와이어(23)에 의해 형성되는 파형 턴(rippled turn)을 포함한다. 전기 와이어(23)는 슬롯(18)의 충진을 최대화하기 위해 직사각형 단면을 갖는 것이 바람직하다. 도 1은 위상 코일(P1)의 2개의 턴만을 도시하지만, 각 위상 코일(P1 내지 P6)은 보다 많은 수의 턴을 포함할 수도 있음을 이해해야 한다.
각 위상 코일(P1 내지 P6)은 일련의 관련 슬롯(18) 내에 수용되어 있는 일련의 직선 부분(25)을 포함한다. 각 위상 코일(P1 내지 P6)은 또한 전체적으로 횡단방향으로 방향설정된 종단 루프 부분(26)을 포함하는데, 이 종단 루프 부분(26)은 위상 코일의 연속하는 직선 부분(25)들을 연결하며, 축방향 상단부(16)의 면 위로 그리고 축방향 하단부(15)의 면 아래로 교대로 연장된다.
일련의 슬롯의 슬롯(18)은 위상 코일(P1 내지 P6)의 직선 부분(25)을 수용한다. 각각의 일련의 슬롯(18)은 6개의 위상 코일(P1 내지 P6) 중 하나와 관련되어 있다. 일련의 슬롯 중 2개의 연속하는 슬롯(18)은 인접한 슬롯(18)에 의해 분리되어 있으며, 각각은 나머지 5개의 위상 코일 중 하나와 관련된 다른 일련의 슬롯에 대응한다.
따라서, 본 실시예에서의 예인 6 위상 스테이터(10)에 대해, 5개의 인접 슬롯(18)은 각 일련의 슬롯 중 2개의 슬롯 사이에 비어있는 채로 남겨져 있다. 환언하면, 소정의 위상 코일의 와이어가 6개의 인접한 슬롯(18) 중 하나에 삽입된다. 따라서, N개의 위상 코일을 포함하는 스테이터(10)에 대해, 하나의 턴의 위상 코일의 직선 부분은 N개의 인접한 슬롯 중 하나의 슬롯에 수용된다.
후속하는 도면들은 스테이터(10)를 축조하는 방법을 실행하기 위한 장치를 나타낸다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 제 1 단계에서, 상부 지그(32) 및 하부 지그(33)를 포함하는 형성 툴(31)을 사용하여 와이어(23)가 형성된다. 각 지그(32, 33)는 교대로 배치된 복수의 수형 다이(34) 및 암형 다이(35)를 포함한다. 하나의 지그(32, 33)의 수형 다이(34)는 다른 지그(32, 33)의 암형 다이(35)와 협력하여 종단 루프 부분(26)을 형성한다.
수형 다이(34)는 말단에서 만곡되어 직선 영역이 없는 종단 루프 부분(26)을 형성한다. 이에 대응하여, 암형 다이(35)는 말단에서 만곡되어 직선 영역이 없는 종단 루프 부분(26)을 형성한다.
도 4 및 도 5a에서 알 수 있는 바와 같이, 각 수형 다이(34)는 2개의 부분(38)으로 분할되어 있으며, 각 암형 다이(35)도 2개의 부분(38)으로 분할되어 있다. 암형 다이(35) 및 수형 다이(34)의 부분(38)들은 모두 형상의 곡률이 변화하는 지점인 변곡점(O)을 포함하는 동일한 형상(40)을 갖는다.
도 4의 실시예에서, 형상(40)은 곡선 부분들 사이에서 연장되는 직선 영역(41)을 포함한다. 도 5a의 실시예에서, 형상(40)은 직선 영역 없이 대반경(R1)과 소반경(R2)을 포함한다. 대반경(R1)과 소반경(R2) 사이의 비율은 1.2 이상인 것이 바람직하다. 도 5b에 도시된 점선은 가상 직선에 대응한다.
각각의 수형 다이(34) 또는 각각의 암형 다이(35)에서, 2개의 부분(38)은 수직 축선(A1)에 대해 대칭으로 배치되어 있다. 또한, 수형 다이(34)와 암형 다이(35)를 포함하는 각각의 쌍에 대해, 하나의 다이(34, 35)의 2개의 부분(38)은 다른 하나의 다이(34, 35)의 2개의 부분(38)에 대해 수평 축선(A2) 둘레로 회전한다. 환언하면, 수형 다이(34)와 암형 다이(35)는 상이한 다이(34, 35)를 얻기 위해 함께 결합되는 동일한 부분(38)들에 의해 축조될 수 있다.
상부 지그(32) 및/또는 하부 지그(33)의 부분(38)은 서로에 대해 선형적으로 슬라이딩 가능하다. 도 3a의 실시예에서는, 하부 지그(33)의 부분(38)이 고정되어 있는 상부 지그(32)를 향해 이동한다. 도 3b의 실시예에서는, 상부 지그(32)의 부분(38)이 고정되어 있는 하부 지그(33)를 향해 선형적으로 슬라이딩할 수 있다. 도 3c의 실시예에서는, 상부 지그(32)와 하부 지그(33)의 부분(38)들이 서로의 방향으로 교대로 이동한다.
수형 다이(34)와 암형 다이(35)는, 형성 툴(31)이 작동한 후, 와이어(23)의 폭과 실질적으로 동일한 거리만큼 서로 이격된다.
형성 툴(31)은, 이하에 설명하는 바와 같이 위상 코일(P1 내지 P6) 중 하나를 형성하는데 사용될 사인파 형상을 갖는 와이어(23)를 얻을 수 있게 한다. 와이어(23)는 직선 영역 없이 완전히 둥근 종단 루프 부분(26)을 포함한다. 처리 동안 오직 수형 다이(34) 및/또는 암형 다이(35)의 분할된 부분(38)만이 연속적으로 이동하는 것에 의해 와이어(23)에 손상을 가하는 일 없이 용이하게 지그(32, 33)를 제거할 수 있다.
스테이터(10)를 축조하는 방법은 위상 코일(P1 내지 P6)의 선형 전개(linear development)에 대응하는 와이어 조립체(44)를 형성하기 위해 선형 지지체(45)에 와이어를 설치하는 단계를 포함한다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 선형 지지체(45)의 상면(46)은, 측면(51, 52) 내로 횡단 방향으로 개방되어 있으며 종방향으로 선형 지지체(45)를 따라 일정한 피치로 분포되어 있는 횡단 방향 슬롯(48)을 포함한다. 이들 슬롯(48)은 스테이터 코어(11)의 슬롯에 대응하며 각각 2개의 인접한 치형부(54)에 의해 규정된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 위상 코일(P1 내지 P6)은 선형 지지체(45) 상에 연속적으로 설치된다. 이는 제 1 세트의 슬롯(48)과 연관된 제 1 위상 코일(P1)이 선형 지지체(45)에 설치되는 것을 의미한다. 제 1 위상 코일(P1)이 슬롯(48) 내에 설치된 후, 제 2 위상 코일(P2)이 설치되며, 이와 같은 방법으로 제 6 위상 코일까지 선형 지지체(45)에 설치된다. 이 방법은 바람직하게는 와이어(23)를 위상 코일마다(이는 본 방법은, 각 위상 코일(P1 내지 P6)이 선형 지지체(45)에 설치된 후 가압 단계를 구비하는 것을 의미함), 또는 위상 코일들을 선형 지지체(45)에 조립한 후에 모든 위상 코일(P1 내지 P6)을 함께 가압하는 단계를 포함한다.
도 8 및 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 각 위상 코일(P1 내지 P6)은 입력부(I1 내지 I6)(위상 코일당 하나)를 갖는 제 1 부분(61)과, 출력부(O1 내지 O6)(위상 코일당 하나)를 갖는 제 2 부분(62)을 포함한다. 입력부(I1 내지 I6)와 출력부(O1 내지 O6)는 와이어 조립체(44)의 동일한 측부에 배치된다. 제 1 부분(61)과 제 2 부분(62)은 분포 파형 권선을 구성한다.
보다 구체적으로, 각 부분(61, 62) 자체는 전체적으로 사인파 형상을 가지며, 선형 지지체(45)의 하부 측면(51) 아래로 연장되는 하부 종단 루프 부분(26)과, 관련 슬롯(48) 내에 수용되는 직선 부분(25)과, 선형 지지체(45)의 상부 측면(52) 위로 연장되는 상부 종단 루프 부분(26)을 연속적으로 포함한다.
본 분포 파형 권선에 있어서, 위상 코일(P1 내지 P6)과 관련된 2개의 인접한 슬롯(48)에 대해, 제 1 부분(61)은 상술한 2개의 인접 슬롯(48) 내에 수용된 직선 부분(25)들을 연결하며 선형 지지체(45)(또는 스테이터 코어(11) 내에 설치된 경우에는 코어(11))의 축방향 상부 측면 위로 축방향으로 배열되는 종단 루프 부분(26)을 포함하고; 제 2 부분(62)은 상술한 2개의 인접 슬롯(48) 내에 수용된 직선 부분(25)을 연결하며 선형 지지체(45)(또는 스테이터 코어(11) 내에 설치된 경우에는 코어(11))의 하부 측면 아래로 축방향으로 배열되는 종단 루프 부분(26)을 포함한다.
나아가, 각 위상 코일(P1 내지 P6)은, 각 위상 코일(P1 내지 P6)이 단일 와이어(23)로 이루어지도록 제 1 부분(61)과 제 2 부분(62)을 연결하는 U-턴 부분(63)을 포함한다.
도 8 또는 도 9에 명확하게 도시된 바와 같이, 위상 코일(P1 내지 P6)의 각 부분(61, 62)에 대해, 종단 루프 부분(26)은 전도체의 동일 층(L1, L2) 내에 배치되어 있는 연속적인 직선 부분(25)들을 연결한다. 실제로, 슬롯(48)의 저부에 배치된 위상 코일(P1 내지 P6)의 제 1 부분(61)의 직선 부분(25)이 제 1 층(L1)을 규정한다. 제 1 부분(61)의 직선 부분(25) 위에 배치된 위상 코일(P1 내지 P6)의 제 2 부분(62)의 직선 부분(25)은 제 2 층(L2)을 규정한다. 따라서, 선형 지지체(45)의 와이어 조립체(44)는 전도체의 2개의 층(L1, L2)을 포함한다.
도 8 및 도 10a에서 알 수 있는 바와 같이, 각 위상 코일(P1 내지 P6)의 제 1 부분(61) 및 제 2 부분(62)에 있어서, 각 직선 부분(25)은 직선 부분의 2개의 대향 측부, 즉, 소정의 직선 부분(25)의 좌측 및 우측에 배치된 2개의 인접한 직선 부분(25)에 종단 루프 부분(26)을 거쳐서 연결된다.
U-턴 부분(63)에 있어서, 직선 부분(25)은 동일 측부에 배치된 2개의 직선 부분(25)에 종단 루프 부분(26)을 거쳐서 연결된다. 실제로, 도 8에서, U-턴 부분(63)에 속하는 직선 부분(25)(좌측에 위치함)은 U-턴 부분의 직선 부분(25)의 우측에 위치한 2개의 직선 부분(25)에 2개의 상이한 종단 루프 부분(26)을 거쳐서 연결된다.
U-턴 부분(63)은 각 위상 코일(P1 내지 P6)을 위한 최종 슬롯(48)(도 7에서 일련의 슬롯(48) 중 우측에 있는 슬롯(48)) 둘레로 구부림으로써, 그리고 상기 최종 슬롯(48)에 선행하는 슬롯(48) 내에 배치된 직선 부분(25)을 다른 직선 부분(25)에 의해 중첩함으로써 형성된다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, U-턴 부분(63)에서, 직선 부분(25)은 경사 부분(64)을 포함한다. 경사 부분(64)은 와이어 조립체(44)의 두께 방향으로 경사져 있다. 직선 부분(25)은 선형 지지체(45)에 와이어를 설치하기 전에 경사 부분(64)을 갖도록 사전 형성된다.
와이어 조립체(44)의 길이는 스테이터의 둘레의 N배와 같다(여기서, N은 2 이상임). 따라서, N=3에 대해, 스테이터는, 후술하는 바와 같이 와이어 조립체(44)가 스테이터 코어(11) 둘레로 만곡된 후, 3*2=6개의 층을 포함할 것이다.
바람직하게는, 도 10c에서 알 수 있는 바와 같이, 각 위상 코일의 제 1 부분(61)과 제 2 부분(62) 사이에 횡단 방향 오프셋이 존재한다. 따라서, 제 1 부분(61)의 종단 루프 부분(26)의 말단과 제 2 부분(62)의 종단 루프 부분(26)의 대응 말단 사이의 길이(A)는 와이어 조립체의 종방향을 따라 변화한다. 이 길이(A)는 큰 값과 작은 값을 교대로 나타낸다.
도 11 및 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 와이어 조립체(44)는 스테이터 권선의 턴을 형성하기 위해 선형 지지체(45)로부터 환형 지지체(68)로 이송된다. 이를 위해, 환형 지지체(68)는 횡단 방향 축선(Y)을 중심으로 회전할 수 있도록 장착되어 있다. 환형 지지체(68)가 선형 지지체(45)에 대해 이동하는 동안, 2개의 가이드(71)가 선형 지지체(45)의 대응하는 종방향 홈(72)(도 6 참조)과 협력한다. 각 가이드(71)는 경사면 형태의 상면을 포함하는데, 이 상면의 경사는, 각 상면이 위상 코일(P1 내지 P6)의 직선 부분(25) 아래에 놓여서 직선 부분(25)을, 선형 지지체(45)의 슬롯(48)으로부터 환형 지지체(68)의 대응 슬롯(75)으로의 이송을 위해 서서히 위로 끌어올릴 수 있도록 결정된다.
그리고, 본 방법은 위상 코일(P1 내지 P6)을 환형 지지체(68)로부터 스테이터 코어(11)로 이송하는 단계를 실행한다. 이를 위해, 도 13a 및 도 13b에서 알 수 있는 바와 같이, 스테이터 코어(11)는, 스테이터 코어(11)가 동축적으로 환형 지지체(68)에 수용되도록 환형 지지체(68) 둘레에 배치되어 있다.
환형 지지체(68)의 외경은 스테이터 코어(11)의 내경과 실질적으로 동일하다. 본 장치는, 환형 지지체(68)의 각 슬롯(75)이 스테이터 코어(11)의 대응 슬롯(18) 내로 반경방향으로 개방되도록 환형 지지체(68)에 대해 스테이터 코어(11)를 색인화(indexing)하는 수단을 추가로 포함할 수도 있다.
본 장치는, 환형 지지체(68) 및 코어(11)의 주축(Y)에 대한 반경방향 평면 내에서 각각 연장되는 반경방향 삽입 블레이드(76)를 포함한다. 보다 구체적으로, 도 14a에 도시된 바와 같이, 이송 단계의 개시시에, 각 블레이드(76)는, 각 블레이드(76)의 반경방향 외측 단부의 에지가 환형 지지체(68) 내에서 전도체의 내층 둘레에 반경방향으로 배치되도록 반경방향으로 배치된다.
이송 단계를 실행하는 동안, 삽입 블레이드(76)가 환형 지지체(68)의 주축(Y)에 대해 반경방향으로 당겨져서, 각 블레이드(76)가 환형 지지체(68)의 외부를 향해 반경방향으로 이동함으로써, 직선 부분(25)이 스테이터 코어(11)의 슬롯(18) 내로 이동하여, 스테이터 권선의 직선 부분(25)을 형성한다. 블레이드(76)의 이동은 화살표(F1)(도 13b 참조)를 따르는 축방향 힘을 가함으로써 얻어지는데, 이 힘은 기계적인 시스템에 의해 화살표(F2)를 따르는, 블레이드(76)에 가해지는 반경방향 힘으로 변환된다.
위상 코일(P1 내지 P6)을 스테이터 코어(11)의 슬롯 내에 삽입하기 전에, 연속적인 타입의 절연체(79)가 스테이터 코어(11)의 슬롯(18) 내에 배치될 수도 있다. 2개의 연속하는 슬롯 사이에서 연장되는 절연체(79)의 부분은 와이어의 삽입 후 절삭 툴(도시 생략)에 의해 제거될 수도 있다.
본 명세서에 기재된 방법, 및 그러한 방법을 실행하기 위한 툴의 형태가 바람직한 실시예를 이루는 반면에, 본 발명은 이와 같이 엄밀한 방법 및 툴의 형태에 한정되지 않으며, 첨부된 특허청구범위에 규정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변경할 수 있음을 이해해야만 한다.
10 : 스테이터 23 : 와이어
25 : 직선 부분 26 : 종단 루프 부분
31 : 형성 툴 32 : 상부 지그
33 : 하부 지그 34 : 수형 다이
35 : 암형 다이 38 : 부분
44 : 와이어 조립체 45 : 선형 지지체
61 : 제 1 부분 62 : 제 2 부분
63 : U-턴 부분 64 : 경사 부분
P1 내지 P6 : 위상 코일 I1 내지 I6 : 입력부
O1 내지 O6 : 출력부 O : 변곡점
R1 : 대반경 R2 : 소반경

Claims (11)

  1. 복수의 위상 코일(P1 내지 P6)을 포함하는 회전 전기 기계용 와이어 조립체(44)로서,
    각 위상 코일(P1 내지 P6)은 스테이터(10)의 전용의 슬롯(18) 세트에 삽입되도록 구성되고,
    각 위상 코일(P1 내지 P6)은 입력부(I1 내지 I6)를 갖는 제 1 부분(61)과, 출력부(O1 내지 O6)를 갖는 제 2 부분(62)을 포함하며, 상기 제 1 부분(61)과 상기 제 2 부분(62)은 분포 파형 권선(distributed wave winding)을 구성하는, 회전 전기 기계용 와이어 조립체에 있어서,
    각 위상 코일(P1 내지 P6)은, 각 위상 코일(P1 내지 P6)이 단일 와이어(23)로 이루어지도록 상기 제 1 부분(61)과 상기 제 2 부분(62)을 연결하는 U-턴 부분(63)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계용 와이어 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각 위상 코일(P1 내지 P6)의 와이어(23)는,
    상기 스테이터(10)의 슬롯(18) 내에 삽입되도록 구성된 복수의 직선 부분(25), 및
    상기 직선 부분(25)들을 연결하는 복수의 종단 루프(end-loop) 부분(26)을 포함하며,
    상기 종단 루프 부분(26)은 전도체의 동일 층 내에 위치된 복수의 연속적인 직선 부분(25)을 연결하는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계용 와이어 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각 위상 코일(P1 내지 P6)의 제 1 부분(61) 및 제 2 부분(62)에서, 소정의 직선 부분(25)은 그 소정의 직선 부분(25)의 2개의 대향 측부에 배치된 2개의 인접한 직선 부분(25)에 연결되는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계용 와이어 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 U-턴 부분(63)에서, 직선 부분(25)이 동일 측부에 배치된 2개의 직선 부분(25)에 종단 루프 부분(26)을 거쳐서 연결되는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계용 와이어 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 U-턴 부분(63)에서, 상기 직선 부분(25)은 경사 부분(64)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계용 와이어 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 경사 부분(64)은 와이어 조립체(44)의 두께 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계용 와이어 조립체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 와이어 조립체(44)의 길이는 상기 스테이터(10)의 둘레의 N배와 동일하며, N은 2 이상인 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계용 와이어 조립체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    위상 코일(P1 내지 P6)의 제 1 부분(61)과 제 2 부분(62) 사이에는 횡단 방향 오프셋(transversal offset)이 존재하는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계용 와이어 조립체.
  9. 와이어 조립체(44)를 형성하는 방법으로서,
    각 위상 코일(P1 내지 P6)을 위한 선형 지지체(45)의 일련의 슬롯(48) 내에 와이어(23)를 설치하는 단계로서, 각 위상 코일(P1 내지 P6)은 입력부(I1 내지 I6)를 갖는 제 1 부분(61)과, 출력부(O1 내지 O6)를 갖는 제 2 부분(62)을 포함하며, 상기 제 1 부분(61)과 상기 제 2 부분(62)은 분포 파형 권선을 구성하는, 슬롯 내 와이어 설치 단계와,
    상기 위상 코일(P1 내지 P6)의 와이어(23)를 가압하는 단계를 포함하는, 와이어 조립체 형성 방법에 있어서,
    상기 슬롯 내 와이어 설치 단계는, 상기 위상 코일(P1 내지 P6)을 위한 최종 슬롯(48) 둘레로 구부리고, 상기 최종 슬롯에 선행하는 슬롯 내에 배치된 직선 부분(25)을 다른 직선 부분(25)에 의해 중첩하는 것에 의해 U-턴 부분(63)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    와이어 조립체 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 최종 슬롯(48) 내에 배치된 직선 부분(25)은 상기 슬롯 내 와이어 설치 단계 전에 경사 부분(64)을 갖도록 사전 형성되는 것을 특징으로 하는
    와이어 조립체 형성 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 와이어(23)를 가압하는 단계는 위상 코일(P1 내지 P6)마다 또는 상기 선형 지지체(45)에의 위상 코일들의 조립 후에 모든 위상 코일(P1 내지 P6)에 대해 함께 실행되는 것을 특징으로 하는
    와이어 조립체 형성 방법.
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