KR20170106362A - 전기 기계용 권선 - Google Patents

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Abstract

자기장의 일부를 차단하는 턴들의 복수의 그룹을 갖는 극 피치(τp)의 인덕터를 구비한 전기 기계용 권선에 있어서, 각각의 그룹은 τp에 상응하는 간격으로 동일한 위상의 턴들의 제1 하위그룹 및 턴들의 제2 하위그룹을 포함하고, 제1 하위그룹의 턴들은 상기 하위그룹의 모든 턴들에서 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결되며, 제2 하위그룹의 턴들은 상기 하위그룹의 모든 턴들에서 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결되고, 제1 하위그룹의 턴은 제1 그룹의 상기 전류의 방향이 제2 하위그룹의 전류의 방향과 반대가 되도록 제2 하위그룹의 턴에 연결된다.

Description

전기 기계용 권선
본 발명은 전기 기계용 권선에 관한 것이다.
전기 기계는 여러 형태로 존재한다. 이러한 기계는 기계 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 발전기, 또는 전기 에너지로부터 기계 에너지를 생산하는 모터일 수 있다. 회전 기계는 고정자에 대해 축을 중심으로 회전하는 회전자를 구비한다. 선형 기계는 정적 요소, 및 정적 요소에 대해 선형으로 움직이는 가동 요소를 구비한다. 본 발명은 자기장을 발생시키는 인덕터, 및 전류가 흐를 수 있는 전기자 권선을 구비한 전기 기계에 관한 것이다. 인덕터가 회전 전기 기계의 회전자이며 영구 자석인 경우, 전기자 권선의 전류에 액세스하기 위해 브러시가 필요하지 않다. 회전 전기 기계는 주로 방사상으로 지향되는 자기장을 발생시키는 인덕터를 포함할 수 있고, 권선은 대략 원통형 형상을 갖는다. 회전 전기 기계는 또한 주로 축방향으로 지향되는 장을 발생시키는 인덕터를 포함할 수 있고, 권선은 대략 디스크 형상을 갖는다. 선형 전기 기계는, 전기자 권선을 향해 배향되며 주로 이동 방향에 수직으로 지향되는 자기장을 발생시키는 인덕터를 포함할 수 있고, 이 권선은 대략 직사각형 형상을 갖는다.
슬롯리스 브러시리스-DC 모터(BLDC 모터)용 권선이 "B. Dehez, M. Markovic, Y. Perriard, "BLDC 모터의 전형적 및 연성-PCB 슬롯리스 권선의 분석 및 비교(Analysis and comparison of classical and flex-PCB slotless windings in BLDC motors)", Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2012 15th International Conference on, pp.1-6, 21-24, 2012년 10월"에 공지되어 있다. 이 문헌은 BLDC 모터의 일반적인 구조를 기술한다. 전형적인 구리선 권선과 단순한 형상(3개의 세그먼트, 스큐형(웨이브) 또는 사방형(랩) 권선)을 갖는 연성-PCB 권선을 비교하는데, 연성-PCB 권선의 전력 밀도가 전형적인 구리선 권선에 비해 30% 향상될 수 있다는 것을 보여준다. 그러나, 최적의 성능을 갖는 설계를 찾으려는 시도는 없다.
본 발명의 목적은 개선된 효율 및/또는 개선된 토크 밀도(회전 기계) 또는 힘 밀도(선형 기계)를 갖는 전기 기계용 권선을 제공하는 데에 있다. 효율은 전달된 파워 대 흡수된 파워의 비로 정의될 수 있다. 모터에서, 전달된 파워는 모터 샤프트에서 사용 가능한 기계 동력(또는 선형 모터의 경우 힘x속도)이며, 흡수된 파워는 권선에 의해 흡수되는 전력이다. 발전기에서, 전달된 파워는 권선에서 제공되는 전력이며, 흡수된 파워는 샤프트에 제공되는 기계력(또는 선형 발전기의 경우 힘x속도)이다. 손실은 주로 권선의 전기 저항과 관련이 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 전기 기계에 사용될 때 소정의 높은 파워를 전달하면서 이러한 손실을 최소화하는 권선을 제공하는 데에 있다. 토크 또는 힘 밀도는 전기 기계에 의해 각각 발생되는 토크 또는 힘, 및 이의 중량의 비로 정의될 수 있다. 전기 기계의 중량은 주로 전기자 권선에서 일어나는 주울(Joule) 손실에 의해 결정된다. 전기자 권선에서 순환하는 소정의 진폭의 전류의 경우, 주울 손실은 전기 저항에 직접 비례하는 반면, 토크 또는 힘은, 이러한 권선에 의해 차단되며 인덕터에 의해 발생되는 자속의 진폭에 직접 비례한다. 그러므로, 본 발명의 목적은, 이러한 권선에 의해 차단되며 인덕터에 의해 발생되는 자속의 진폭을 최대화하면서 전기 저항을 최소화하는 권선을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 독립항에 의해 정의된다. 종속항은 유리한 구현예를 정의한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 길이를 따라 적어도 한 쌍의 자북극 및 자남극의 시퀀스를 제공하여 자기장을 발생시키는 인덕터 구조와 상호작용하도록 구성되되, 상기 극들은 상기 길이를 따라 극 피치 간격(τp)만큼 분리되는 것인, 전기 기계용 권선에 있어서, 권선은 하나 이상의 상을 포함하고, 상의 개수는 n인, 권선을 제공한다. 권선은 상기 길이를 따라 인덕터 구조에 대해 움직이도록 구성된다. 권선은 도체 쌍들의 복수의 그룹을 갖고, 각각의 도체 쌍은 자기장의 일부를 차단하는 턴을 형성한다. 그룹은, τp/n보다 작거나 같은 상기 길이를 따른 확산(spread)을 갖는 하나의 상의 턴들의 제1 하위그룹, 및 상기 길이를 따라 제1 하위그룹으로부터 τp에 상응하는 간격으로 τp/n보다 작거나 같은 상기 길이를 따른 확산을 갖는 동일한 상의 턴들의 제2 하위그룹을 포함한다. 제1 하위그룹의 턴들은 상기 하위그룹의 모든 턴들에서 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결되며, 제2 하위그룹의 턴들은 상기 하위그룹의 모든 턴들에서 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결되되, 제1 하위그룹의 턴은 제1 그룹의 상기 전류의 방향이 제2 하위그룹의 전류의 방향과 반대가 되도록 제2 하위그룹의 턴에 연결된다. 제1 하위그룹 및 제2 하위그룹은 동일한 t개의 턴을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 도체 쌍들은 제1 층에 배치되는 제1 도체들, 및 제2 층에 배치되는 제2 도체들을 포함한다.
상기 제1 및 제2 층은 중간층에 의해 분리될 수 있다. 중간층은 유리하게는 절연성일 수 있다. 제1 도체의 하나의 말단은 상기 중간층의 개구를 통해 대응하는 제2 도체의 말단에 연결된다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 제1 층, 중간층, 및 제2 층은 PCB의 층들이다.
본 발명의 랩 버전에서, 하나의 턴의 상기 도체 쌍은 각각 루프를 형성한다. 턴들의 유입 및 토출 단자는 서로 근접할 수 있다. 권선의 도체들은 선대칭을 나타낼 수 있는데, 대칭축은 중간층의 중간 높이에서 중간층의 길이를 따르는 선이다.
하나의 턴의 제1 층의 도체는 그 길이를 따라 연장되고, 대응하는 연장부를 갖는 제2 층의 도체에 상기 중간층을 통해 연결되어, 2개의 인접한 턴 사이의 연결을 형성할 수 있고, 2개의 인접한 턴은 길이 방향으로 간격을 두고 있다.
본 발명의 제1 개선에서, 상기 턴들의 제1 및 제2 하위그룹은 각각 t개의 턴을 갖고, 제1 층의 제1 도체들은 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지며, 제2 층의 제2 도체들 역시 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지고, 제1 층의 제1 도체(i)는 i=1에서 i=t-1까지 감소하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 수평 쇼트컷 연결부를 통해 제2 층의 제2 도체(t-i)에 상기 도체의 상단에서 연결되며; 제1 층의 제1 도체(i)는 i=1에서 i=t까지 증가하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 수평 쇼트컷 연결부를 통해 제2 층의 제2 도체(t-i+1)에 상기 도체의 하단에서 연결된다. 상기 수평 쇼트컷 연결부들은 상기 제1 및/또는 상기 제2 층에 있을 수 있다.
본 발명의 제2 개선에서, 상기 턴들의 제1 및 제2 하위그룹은 각각 t개의 턴을 갖고, 제1 하위그룹의 제1 도체들은 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지며, 연이은 제2 하위그룹의 제2 도체들 역시 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지고;
제1 층의 제1 도체(i)는 중첩을 갖는 제1 도체로부터 진행되는 i에서 최종 도체(t)까지, 상기 도체가 제2 층의 제2 도체(1)와 중첩되는 범위에 대해 수직 방향으로 연장되는 수직 쇼트컷으로 대체되며;
제2 층의 제2 도체(i)는 제1 도체(1)로부터 진행되는 i에서 중첩을 갖는 최종 도체까지, 상기 도체가 제1 층의 도체(t)와 중첩되는 범위에 대해 수직 방향으로 연장되는 수직 쇼트컷으로 대체된다. 이러한 수직 쇼트컷 연결부들은 각각 제1 및 제2 층에만 있는 제1 하위그룹의 쇼트컷(번호 t) 및 제2 하위그룹의 쇼트컷(번호 1)를 제외하고 상기 제1 및/또는 제2 층에 배치될 수 있다.
본 발명의 웨이브 버전에서, 하나의 턴의 상기 도체 쌍은 각각 웨이브를 형성한다. 턴들의 유입 및 토출 단자는 서로 상기 길이를 따라 2*τp에 가까운 간격을 두고 있을 수 있다. 도체들은 점대칭을 나타낼 수 있고, 반사점은 중간층의 중간 높이에 있다.
복수의 턴이 직렬로 연결될 수 있고, 턴들의 복수의 열(series)이 길이 방향으로 간격을 두고 연속적으로 배치될 수 있고, 하나의 열의 하나의 턴의 제1 층의 제1 도체는 그 길이를 따라 연장되며, 대응하는 연장부를 갖는 제2 층의 연속적인 열의 제2 도체에 상기 중간층을 통해 연결되어, 2개의 연속적인 열 사이의 연결을 형성할 수 있고, 2개의 연속적인 열은 길이 방향으로 간격을 두고 있다.
본 발명의 바람직한 버전에서, 턴들의 제1 하위그룹의 제1 도체들은 중간 높이에서 중단되며, 상기 길이의 양단에서 제2 하위그룹의 대응하는 제2 도체들과 상기 중간층을 통해 연결되어, 연속 회로를 형성한다.
본 발명의 상기 제1 개선에서, 턴들의 복수의 열이 길이 방향으로 간격을 두고 연속적으로 배치되고, 상기 복수의 열은 t개의 열이며, 인접한 도체들은 제1 및 제2 층 모두에서 1에서 t까지 번호가 매겨지고, 제1 층의 제1 도체(i)는 i=1에서 i=t까지 감소하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 수평 쇼트컷 연결부를 통해 제2 층의 제2 도체(t+1-i)에 상단에서 연결되며, 제2 층의 제2 도체(i)는 i=1에서 i=t까지 증가하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 수평 쇼트컷 연결부를 통해 제1 층의 제1 도체(t+1-i)에 하단에서 연결되고, 예외적으로 상기 복수의 열 중 하나에 대해, 제1 층의 제1 도체(i)는 i=1에서 i=t-1까지 감소하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 수평 쇼트컷 연결부를 통해 제2 층의 제2 도체(t-i)에 연결되고, 제1 및 제2 층의 도체들(t)은 단자들에 연결된다.
본 발명의 상기 제2 개선에서, 턴들의 복수의 열이 길이 방향으로 간격을 두고 연속적으로 배치되고, 상기 복수의 열은 t개의 열이며, 인접한 도체들은 제1 및 제2 층 모두에서 1에서 t까지 번호가 매겨지고, 권선은 본 발명의 웨이브 버전의 권선의 수정에 의해 얻어질 수 있고, 상기 수정은:
- 중간층의 중간 높이에서 상기 중간층을 통해, 상기 중간층의 상부 상에서 연장되는 제1 하위그룹의 제1 도체(번호 1)의 일부와 상기 중간층의 하부 상에서 연장되는 제2 하위그룹의 제2 도체(번호 1)의 일부의 연결을 제공하는 단계;
- (a) 제2 하위그룹의 제2 도체(번호 1)와의 중첩점까지 중간층의 상부 상에서 연장되는 상기 제1 하위그룹의 제1 도체들(번호 2~번호 t-1)의 일부를,
(b) 제1 하위그룹의 제1 도체(번호 1)와의 중첩점으로부터 중간층의 하부 상에서 연장되는 제2 하위그룹의 제2 도체들(번호 2~번호 t-1)의 일부로,
(c) 수직 방향으로 연장되며 제1 및/또는 제2 층에 있는 수직 쇼트컷 연결부를 통해 각각 방향전환하는 단계;
- (a) 제2 하위그룹의 제2 도체(번호 1)와의 중첩점까지 중간층의 상부 상에서 연장되는 상기 제1 하위그룹의 제1 도체(번호 t)의 일부를,
(b) 제2 하위그룹의 제2 도체(번호 t)와의 중첩점으로부터 중간층의 하부 상에서 연장되는 제1 하위그룹의 제1 도체들(번호 1)의 일부로,
(c) 수직 방향으로 연장되며 제1 층에 있는 수직 쇼트컷 연결부를 통해 방향전환하는 단계;
- 제1 도체(t) 상에 적용되는 수직 쇼트컷인 수직축을 중심으로 180도 회전 후에 유사한 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 연결 및 방향전환은, 권선의 웨이브 및 랩 버전 모두와 관련하여, 도체에 흐르는 전류로 하여금 이 도체가 연결되거나 방향전환되는 도체에 흐르게 하기 위한 것이다. 제2 개선에 따른 권선을 달성하는 원래 웨이브 또는 랩 권선의 도체들의 미사용 부분들은 제거된다.
바람직하게는, 본 발명의 제1 및 제2 개선에 따른 권선, 즉 수직 및/또는 수평 쇼트컷들을 갖는 권선에서, 이러한 쇼트컷들은 명시적으로 허용되지 않는 경우를 제외하고 제1 및 제2 층 상에서 연장될 수 있다. 병렬로 2개의 쇼트컷 도체를 갖는 것은, 권선의 전체 저항을 감소시키고, 그에 따라 효율을 향상시킨다. 이러한 경우, 복수의 비아가 제1 및 제2 층에서 상기 대응하는 수직 및/또는 수평 쇼트컷 연결부를 연결할 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 권선이 겹쳐지고, 절연층이 2개의 겹쳐진 권선 사이에 위치된다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 전기 기계에서의 이러한 권선의 용도와 관련된다. 기다란 구성의 권선은 선형 전기 기계에 사용될 수 있다. 길이에 수직인 방향으로 권취될 때, 선형 전기 기계는 실린더 내부에 방사상 장을 갖는 선형 자석을 따라 움직이는 원통형 권선일 수 있다. 권선이 원통형 구성으로 길이 방향으로 권취될 때, 권선은 방사상 장을 갖는 회전 전기 기계에 사용될 수 있다. 평면 구성으로 디스크 형태로 권취될 때, 권선은 축방향 장을 갖는 회전 전기 기계에 사용될 수 있다.
본 발명의 이러한 양태 및 추가 양태는 첨부 도면을 참조하여 예로서 보다 상세히 설명될 것이다:
도 1은 종래 기술에 따른 랩 권선의 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 웨이브 권선의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 구현예에 따른 랩 권선의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 웨이브 권선의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 구현예의 제1 개선에 따른 랩 권선의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 구현예의 동일한 제1 개선에 따른 웨이브 권선의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 구현예의 제2 개선에 따른 랩 권선의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 구현예의 동일한 제2 개선에 따른 웨이브 권선의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 구현예의 제1 및 제2 개선을 결합한 랩 권선의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 구현예의 제1 및 제2 개선을 결합한 웨이브 권선의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 구현예의 제3 개선을 갖는 웨이브 권선의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제1 및 제2 개선과 함께 본 발명의 구현예의 제3 개선을 갖는 웨이브 권선의 개략도이다.
도 13은 축방향 장을 갖는 회전 전기 기계에 사용하기 위한 본 발명의 구현예의 제1 및 제2 개선을 결합한 랩 권선의 개략도이다.
도면은 일정 비율로 그려지거나 비례하지 않는다. 일반적으로, 동일한 구성요소들은 도면에 동일한 참조 번호로 표시된다.
종래 기술 및 본원에 논의된 본 발명의 모든 예들에서, 연속선으로 표현된 제1 도체(61)는 점선으로 표현된 제2 도체(62)에 연결되어, 턴을 형성한다. 도체들(61, 62)은 직선, 파선, 또는 곡선일 수 있다.
하나의 턴의 도체 쌍(61, 62)은 루프를 형성할 수 있다. 이 경우, 도체들은 그 중간점을 통과하는 선에 대해 선 대칭성을 나타내며, 도 1, 도 3, 도 5, 도 7, 및 도 9에 도시된 바와 같이 랩 권선을 형성할 수 있다. 권선의 중간 높이에서의 선은 도면에서 권선의 좌측 및 우측 단부에 점선으로 표현된다.
대안적으로, 하나의 턴의 도체 쌍(61, 62)은 웨이브를 형성할 수 있다. 이 경우, 도체들은 점 대칭성을 나타내며, 도 2, 도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 11, 및 도 12에 도시된 바와 같이 웨이브 권선을 형성할 수 있다. 본 발명의 제1 구현예에서, 도체들은 당업계에 공지된 많은 수단에 의해 서로 절연되는 와이어들 또는 로드들일 수 있다. 예를 들어, 도체들은 절연 재료로 코팅될 수 있다. 또한 도체들은 절연성이 있는 지지체 내에 있거나 그 주위에 권취될 수 있다. 본 발명의 제2 구현예에서, 제1 도체들(61)은 하나의 층에 있고, 제2 도체들(62)은 바람직하게는 절연층에 의해 서로 분리되는 제2 층에 있다. 이러한 도체들은 도전 재료의 시트를 절단함으로써 얻어질 수 있다. 절단은 기계적 절단, 레이저 절단, 또는 화학적 공격과 같은 공지된 기술에 의해 수행될 수 있다. 이후, 제1 층의 제1 도체(61)와 제2 층의 제2 도체(62)의 연결은 절연층의 개구에 의해 달성될 수 있는데, 이 개구를 통해 도체들은 접촉되거나 납땜된다. 이러한 도체들은 또한 인쇄 회로 기판(PCB)의 양면에 인쇄되는 트랙일 수 있다. 이후, PCB의 제1 면 상의 제1 도체(61)와 PCB의 제2 면 상의 제2 도체(62)의 연결은 비아(43), 즉 도전 재료를 포함하는 PCB를 관통하는 구멍에 의해 실현될 수 있다. "비아"라는 용어는 제1 도체(61)와 제2 도체(62)의 상이한 연결 수단을 가리키도록 본원에 사용된다. 비아들(43)은 도면에서 작은 원으로 표현된다. 이러한 모든 해결방안들은 당업계에 공지되어 있다. 논의되는 모든 예들에서, 길이 방향은 도면의 좌측으로부터 우측을 향하는 방향이고, 높이 방향은 도면의 하측으로부터 상측을 향하는 방향일 것이다. 선형 모터 또는 발전기의 경우처럼, 권선은 평면 구조로 표현된다. 권선은 또한 방사상 자기장을 갖는 회전 전기 기계에 사용하기 위해, 길이 방향을 따라 1회 이상 원통형 방식으로 권취될 수 있다. 권선은 방사상 자기장을 갖는 선형 관상 전기 기계에 사용하기 위해, 길이 방향에 수직인 방향을 따라 1회 이상 원통형 방식으로 권취될 수도 있다. 권선은 축방향 자기장을 갖는 전기 기계에 사용하기 위해, 디스크 방식으로 권취될 수도 있다. 이후, "길이"는 방위각 각거리로 이해되어야 한다. 권선이 2회 이상 권취되거나, 복수의 권선이 겹쳐질 때, 권선 턴들/루프들 사이의 원치않는 전기 단락을 방지하기 위해, 제4 절연성 및 선택적으로 접착성 시트가 각각의 권선층 사이에 삽입될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기 기계용 랩 권선의 일례의 개략도이다. 도면의 좌측 및 우측에서 점으로 표현된 선에 대해 선 대칭성을 갖는 제1 도체(61)는 도면의 하부에 있는 비아(43)를 통해 제2 도체(62)에 연결되어, 턴을 형성한다. 복수의 이와 같은 턴(이 예에서는 10 턴)은 직렬로 연결되어, 전류 유입 단자(44) 및 전류 토출 단자(45)를 갖는 턴들의 그룹을 형성한다. 연속적인 턴들은 길이 방향으로 서로에 대해 변위된다. 이는 제1 및 제2 도체들을 높이(L1)를 넘어서 높이(L2)까지 연장하고, 높이(L2)에서 비아(43)를 통해 턴을 인접한 턴에 연결함으로써 달성될 수 있다. 도 1은 3상 권선을 표시하는데, 첫 번째 상은 굵은 선으로, 다른 2개의 상은 가는 선으로 그려져 있다. 자기장을 제공하는 인덕터 구조는 바(bar)로서 개략적으로 표현되며, 2개의 북극 및 2개의 남극을 나타낸다. 이러한 인덕터 구조는 명료함을 위해 권선의 하부에 표현되지만, 권선과 중첩되어 있고, 그에 따라 턴들이 자기장을 차단한다. 전기 기계는 권선이 길이 방향으로 자석 구조에 대해 움직일 수 있도록 설계된다. 북극과 남극 사이의 길이 방향의 분리 간격은 τp이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 권선의 하나의 상의 2개의 연속적인 그룹 사이의 간격은 2τp이고, 그에 따라 이러한 2개의 그룹은 부호 및 진폭 모두에 있어서 동일한 장을 차단한다. 길이 방향으로 그룹의 범위는 2τp를 상의 개수로 나눈 값이다. 이러한 조건은 턴들의 연속적인 그룹들의 중첩을 방지하기 위해 요구된다. 하나의 그룹의 전류 토출 단자(45)는 동일한 상의 연속적인 그룹의 전류 유입 단자(44)에 연결될 수 있고, 그에 따라 도체들의 전류는 화살표들에 의해 제시된 방향으로 흐른다. 도 1의 종래 권선은 [0030] 단락에서 그리고 WO 2014/207174의 도 7a에서 보다 상세히 논의된다.
도 2는 도 1과 유사한, 종래 기술에 따른 전기 기계용 권선의 일례의 개략도로, 도체들(61, 62)이 웨이브 턴을 형성한다는 차이점이 있다. 도체들(61, 62)은 직선으로 형성되지만, 다른 예들에 도시된 바와 같이 다각선 또는 곡선으로 형성될 수도 있다. 여기서, 도 1에서와 같이, 2개의 그룹 사이의 간격은 2τp이고, 길이 방향으로 그룹의 범위는 2τp/3이다.
도 3은 본 발명의 구현예에 따른 랩 권선의 개략도이다. 도 1의 권선에 대해, 도 3의 권선은 다음과 같이 수정되었다: 턴들의 그룹이 턴들의 제1 하위그룹(81) 및 턴들의 제2 하위그룹(82)으로 분할되었다. 제2 하위그룹(82)은 제1 하위그룹(81)으로부터 길이 방향으로 간격(τp)을 두고 위치된다. 길이 방향으로 하위그룹의 범위는 τp를 상의 개수로 나눈 값, 즉 도 1의 권선의 하나의 그룹의 범위의 절반이다. 이러한 조건은 턴들의 연속적인 하위그룹들의 중첩을 방지하기 위해 요구된다. 제1 하위그룹의 전류 유입/토출 단자(44/45) 및 제2 하위그룹의 전류 유입/토출 단자(44'/45')는 제1 하위그룹의 도체(61)에 흐르는 전류가 제2 하위그룹의 대응하는 도체(61')에서 반대 방향으로 흐르도록 순서가 반대이다. 이러한 조건은 하나의 하위그룹의 전류 토출 단자(45)가 동일한 상의 다른 연속적인 하위그룹의 전류 유입 단자(44')에 연결될 때 충족될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 하위그룹이 북극의 장을 차단할 때, 동일한 상의 연이은 제2 하위그룹은 남극의 장을 차단한다. 본 발명자는 본 발명에 따른 이러한 권선이 3 상 권선의 경우 동일한 특성을 갖는 도 1의 종래 기술의 대응하는 권선에 비해 약 15 % 개선된 토크 또는 힘 밀도를 갖는다고 판단하였다. 이러한 개선은 하나의 상의 턴들이 자속을 차단하므로 기전력을 발생시키고, 그 상 확산은 종래 기술의 권선에 비해 2배 감소된다는 사실에서 기인한다. 권선의 기전력 진폭과 하나의 턴의 기전력 진폭에 턴들의 개수를 곱한 값을 연계하는 확산 인자가 수학식으로 제공된다:
2 sin(a/2)/a
여기서 a는 최대 상차로, 그에 따라 3상 권선에서 0.827에서 0.955까지 증가한다. 상 확산은 전기각 120도에서 60도까지 감소한다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 웨이브 권선의 개략도이다. 도 1의 권선에서 도 3의 권선으로의 수정은 도 2의 권선에 유사하게 적용되었다. 효율의 동일한 개선이 달성된다.
도 5는 본 발명의 구현예의 제1 개선에 따른 랩 권선의 개략도이다. 개선 은 도 3의 하위그룹의 턴들을 상호연결하는 방식에 대한 하위그룹의 턴들을 상호 연결하는 방식에 놓여있다. 도 5를 참조하면, 제1 하위그룹에서 3으로 번호가 매겨진 제1 도체(61)는 수평 쇼트컷 연결부(46)를 통해 동일한 하위그룹에서 2로 번호가 매겨진 제2 도체에 연결된다. 상 저항을 감소시키기 위해, 이러한 수평 쇼트컷 연결부는 제1 층 및 제2 층에서 병렬로 형성될 수 있다. 권선의 상부 및 하부 모두에서 하위그룹의 모든 턴들에 대해, 유사한 쇼트컷 연결부들이 형성된다. 당업자에 의해 잘 공지된 바와 같이, 상대 운동에 수직인 전류(즉, 원통형 전기 기계의 축방향 전류)의 성분만이 모터에서 토크 또는 힘을 발생시킬 것이다. 그러므로, 제1 층의 제1 도체들(61) 및 제2 층의 제2 도체들(62)이 중첩되는 도 3의 권선의 하부 및 상부의 거의 삼각형 영역에서, 최종 토크는 영일 것이다. 이는 도 5에 도시된 턴간 연결의 개선된 모드가 상 저항을 감소시키면서 전기 기계가 모터일 때 토크 또는 힘의 손실이 없음을 나타내는 이유를 설명한다. 동일한 기하구조 및 전류의 경우, 도 5의 권선은 도 3의 권선과 동일한 토크 또는 힘을 발생시킬 것이다. 도 3의 권선과 비교하여, 도 5의 권선은 더 짧은 트랙을 갖고, 그에 따라 감소된 상 저항(Rph)을 갖는다. 동일한 이유로, 전기 기계가 발전기일 때, 도 3 및 도 5의 권선으로 발생되는 기전력은 균등할 것이다.
도 6은 본 발명의 구현예의 동일한 제1 개선에 따른 웨이브 권선의 개략도이다. 개선은 도 5의 권선을 얻기 위한 도 3의 권선의 수정에 대응하지만, 도 4의 권선에 적용된다. 수평 쇼트컷 연결부들(46)은 전기 기계의 토크 또는 힘을 감소시키지 않으면서 도체들의 전체 길이를 감소시킨다. 본 출원인은 종래 설계의 경우 최종 토크 또는 힘 밀도가 수평 쇼트컷이 없는 권선에 비해 10% 넘게 개선됨을 관찰하였다.
도 7은 본 발명의 구현예의 제2 개선에 따른 랩 권선의 개략도이다. 개선은 높이의 중간 영역에서의 도체들(61, 62)의 형상의 수정에 놓여있다. 도 7을 참조하면, 일례로, 제1 하위그룹(81)에서 3으로 번호가 매겨진 제1 도체(61)는 수직 쇼트컷 연결부(47)로 제2 하위그룹(82)의 1로 번호가 매겨진 도체(62)와의 중첩점으로부터 시작하여 쇼트컷된다.
제2 하위그룹(82)의 제2 도체(62)는 또한 선행하는 제1 하위그룹의 최종 도체(61; 도시된 예에서는 도체 번호 2)와의 중첩점으로부터 수직 쇼트컷 연결부(47')로 쇼트컷된다. 제1 하위그룹의 최종 수직 쇼트컷과 제2 하위그룹의 제1 수직 쇼트컷을 제외하고, 이러한 쇼트컷들은 제1 및 제2 층에서 병렬로 연장될 수 있고, 이는 추가로 상 저항을 감소시킨다. 제1 하위그룹의 최종 쇼트컷 및 제2 하위그룹의 제1 수직 쇼트컷은 중첩되고, 상이한 회로들의 일부이므로 병렬로 결합될 수 없지만, 각각 제1 및 제2 층에 남아있어야 한다. 수평 쇼트컷 및 도 5와 관련하여 설명된 이유와 유사한 이유로, 도 7의 권선은 수직 쇼트컷이 없는 도 3의 대응하는 권선과 동일한 토크 또는 힘을 발생시킬 것이다. 도 7의 도체 형상의 경우, 최종 토크 또는 힘 효율은 수직 쇼트컷이 없는 도 3의 권선에 비해 1% 넘게 개선된다는 것이 밝혀졌다.
도 8은 본 발명의 구현예의 동일한 제2 개선에 따른 웨이브 권선의 개략도이다. 개선은 도 7의 권선을 얻기 위한 도 3의 권선의 수정에 대응하지만, 도 4의 권선에 적용된다. 수직 쇼트컷 연결부들(47)은 전기 기계의 토크 또는 힘을 감소시키지 않으면서 권선의 전체 길이 및 저항을 감소시킨다.
도 9 및 도 10은 각각 도체들이 3개의 선형 세그먼트를 갖는, 본 발명의 구현예의 제1 및 제2 개선을 결합한 랩 및 웨이브 권선의 개략도들이다. 이러한 예는 도체들이 직선, 파선, 또는 곡선인 권선에도 본 발명 및 그 개선이 유사하게 적용됨을 보여준다.
본 발명의 제2 개선에 따른 (즉, 수직 쇼트컷들을 갖는) 웨이브 권선의 개념은, 도 10의 권선을 얻기 위해 도 4의 권선에 수행될 수정을 기술하며, 권선의 중간 높이에서 다이아몬드(마름모꼴) 형상의 영역에 위치되는 수직 쇼트컷 개선에만 초점을 맞춤으로써 설명될 것이다.
제1 하위그룹의 제1 도체들(61; 연속선)은 좌측에서 우측으로 순차적으로 번호가 매겨지고, 61/1 내지 61/t로 표시된다(t는 도 10에서 5에 상응한다). 유사하게, 제2 하위그룹의 제2 도체들(62'; 점선으로 표현됨)는 62'/1에서 62'/t까지 번호가 매겨진다.
제1 수정(a)에서, 제1 도체(61/1)는 권선의 중간 높이에서 중단되며, 권선의 하부 상에서 도체(62'/1)의 일부에 비아를 통해 연결된다. 도체들(61/1, 62'/1)의 나머지 부분은 이하에 논의될 것이다.
제2 수정(b)에서, 도체들(61/2~61/t-1)의 상부는 이들이 제2 그룹의 제2 도체(62'/1)와 중첩되는 점까지 유지된다. 이 중첩점으로부터, 이들은 중단되고, 도체(62'/2~62'/t-1)가 도체(61/1)와 중첩되는 점까지 수직 쇼트컷(47)에 의해 하향 연장된다. 이 제2 중첩점으로부터, 수직 쇼트컷들은 각각 하향 연장되는 도체들(62/'2~62'/t-1)의 부분에 연결된다.
제3 수정(c)에서, 도체(61/t)의 상부는 이것이 제2 그룹의 제2 도체(62'/1)와 중첩되는 점까지 유지된다. 이 중첩점으로부터, 이는 중단되고, 도체(62'/t)가 도체(61/1)와 중첩되는 점까지 수직 쇼트컷(47)에 의해 하향 연장된다. 이 제2 중첩점으로부터, 수직 쇼트컷들은 하향 연장되는 제1 그룹의 제1 도체(61/1)의 부분에 연결된다.
원래 수정되지 않은 권선의 도체들의 미사용 부분이 제거된다.
수직 쇼트컷들(2~t-1)은 중간층의 양면에서 병렬로 연장될 수 있고, 그로 인해 권선의 저항을 감소시킨다. 최종 수직 쇼트컷(t)은 일 면에서만 연장될 수 있다. 수정(a), (b), 및 (c)는 도 10의 다이아몬드 영역의 좌측을 다룬다. 도 10의 다이아몬드 영역의 우측에 대해서도 유사한 수정이 수행된다: 권선은 다이아몬드의 수직 대각선을 중심으로 180도 회전되고, 이제 이전 도체들의 위치를 차지하는 도체들에 대해 동일한 연결 및 방향전환이 수행된다. 권선에서 발생하는 모든 다이아몬드들에 대해 동일한 동작이 수행될 수 있다. 예를 들어, 아래쪽으로 흐르는 권선의 상부의 제1 하위그룹의 도체들(61/1~61/t-1)의 전류는 도체들(62'/1~62'/t-1)에서 자연스러운 방향으로, 역시 아래쪽으로 흐를 것이므로, 도 4의 권선과 동일한 모터 또는 발전기 효과를 발생시키지만, 감소된 저항 및 그에 따른 개선된 효율을 갖는다는 것을 도면에서 알 수 있다.
본 논의에서, "중첩"은 "동일한 위치에 있지만 중간층의 상이한 면에 있는 것"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3 내지 도 10과 관련하여 논의된 모든 예들은 권선의 좌측 및 우측 단부에서의 연결을 논의하지 않으면서 설명되었다. 도 3, 도 5, 도 7, 및 도 9의 랩 권선의 경우, 상황은 간단하다: 각각의 하위그룹은 하나의 전류 유입 단자(44) 및 전류 토출 단자(45)를 각각 갖는 코일을 형성한다. 이들은 외부 수단에 연결되거나 상호연결되어, 전류 유입 단자 및 전류 토출 단자를 각각 갖는 다수의 상을 형성한다. 권선은 임의의 길이를 가질 수 있고, 턴들의 복수의 그룹을 가질 수 있고, 동일한 상의 대응하는 그룹들 및 하위그룹들이 중첩되도록, 절연층이 2개의 절곡부 사이에 있는 상태로, 원통형 방식으로 권취될 수 있다. PCB 권선의 경우, PCB의 상부 높이의 하위그룹 간의 상호 연결을 비롯하여, 모든 도체들이 임의의 추가 배선을 요구하지 않으면서 단일 PCB로 제조될 수 있다.
도 4의 웨이브 권선에서, 우측 단부의 제2 도체들(62)은 권선의 좌측 단부의 대응하는 제1 도체들(61)에 연결될 수 있다. 이는 외부 배선 또는 PCB의 상부에 있는 추가 트랙으로 수행될 수 있다. 도 11 및 도 12는 이러한 외부 배선 또는 추가 트랙의 필요성을 방지하는 본 발명의 제3 개선의 예를 도시한다. 도 11을 참조하면, 권선의 우측 단부의 제1 층의 턴들의 제1 하위그룹(81)의 도체(61)는 중간층의 중간 높이에서 중단되며, 다른 층의 제2 하위그룹(82)의 도체(62)의 대응하는 하반부에 비아(43)를 갖는 중간층을 통해 연결된다. 이는 이 하위그룹의 모든 도체들에 대해 수행되며, 권선의 좌측에서 유사한 방식으로 수행된다. 이는 각각의 상에 대해 전류 유입 단자(44) 및 전류 토출 단자(45)를 갖는 폐쇄 회로를 가져온다. 최종 권선은 임의의 추가 배선 또는 연결을 요구하지 않으면서 단일 PCB로 제조될 수 있다. 도 11은 각각의 상 및 각각의 하위그룹에서 3개의 턴을 갖는 권선을 도시하지만, 해당 전기 기계의 필요에 따라 임의의 개수의 턴을 갖는 권선을 제조할 수 있다. 도 12는 수평 및 수직 쇼트컷 모두를 갖는 권선에서 동일한 단부-권취부(end-wrap)의 도체들을 갖는 권선의 예를 도시한다. 도 12의 권선은 본 발명의 모든 개선들을 결합한다.
도 13은 축방향 장을 갖는 회전 전기 기계에 사용하기 위한 본 발명의 구현예의 제1 및 제2 개선을 결합한 랩 권선의 개략도이다. 이러한 권선은 축을 따라, 즉 도면에 수직으로 배향되는 자기장을 발생시키는 2개의 북극 및 2개의 남극을 갖는 인덕터와 상호작용하도록 구성된다. 극들은 서로 90도의 간격으로 분포된다. 권선은 서로 90도 각거리에서 2개의 제1 하위그룹(81) 및 2개의 제2 하위그룹(82)을 갖는다.
본 발명은 특정 구현예들에 관하여 기술되었고, 이들은 본 발명을 예시하는 데에 불과하며, 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 보다 일반적으로, 당업자들은 본 발명이 상기에 특별히 도시되고/도시되거나 설명된 바에 의해 제한되지 않음을 이해할 것이다.
청구범위의 참조 번호는 보호 범위를 제한하지 않는다. "포함하다", "구비하다", "구성되다"와 같은 동사, 또는 이들의 다른 변형 및 각각의 활용의 사용은 명시된 것 이외의 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 요소 앞에 선행하는 관사("a", "an", 또는 "the")의 사용은 복수의 이와 같은 요소의 존재를 배제하지 않는다.
본 발명은 또한 다음과 같이 기술될 수 있다: 본 발명은, 길이를 따라 적어도 한 쌍의 자북극 및 자남극의 시퀀스를 제공하여 자기장을 발생시키는 인덕터 구조와 상호작용하도록 구성되되, 상기 극들은 상기 길이를 따라 극 피치 간격(τp)만큼 분리되는 것인, 전기 기계용 권선을 제공한다. 권선은 하나 이상의 상을 포함하고, 상기 길이를 따라 인덕터 구조에 대해 움직이도록 구성되며, 도체 쌍들의 복수의 그룹을 가질 수 있고, 각각의 도체 쌍은 상기 자기장의 일부를 차단하는 턴을 형성한다. 본 발명에 따르면, 하나의 상의 턴들의 제1 하위그룹은 τp/n보다 작거나 같은 길이를 따른 확산을 갖고, 동일한 상의 턴들의 제2 하위그룹은 상기 길이를 따라 τp에 상응하는 간격으로 τp/n보다 작거나 같은 상기 길이를 따른 확산을 갖고, 제1 하위그룹의 턴들은 상기 하위그룹의 모든 턴들에서 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결되며, 제2 하위그룹의 턴들은 상기 하위그룹의 모든 턴들에서 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결되고, 제1 하위그룹의 턴은 제1 그룹의 상기 전류의 방향이 제2 하위그룹의 전류의 방향과 반대가 되도록 제2 하위그룹의 턴에 연결된다. 제1 하위그룹 및 제2 하위그룹은 동일한 t개의 턴을 가질 수 있다.

Claims (20)

  1. 길이를 따라 적어도 한 쌍의 자북극 및 자남극의 시퀀스를 제공하여 자기장을 발생시키는 인덕터 구조와 상호작용하도록 구성되되, 상기 극들은 상기 길이를 따라 극 피치 간격(τp)만큼 분리되는 것인, 전기 기계용 권선에 있어서,
    상기 권선은 하나 이상의 상을 포함하고, 상기 상의 개수는 n이며, 상기 권선은 상기 길이를 따라 상기 인덕터 구조에 대해 움직이도록 구성되고,
    상기 권선은 도체 쌍들(61, 62; 61', 62')의 복수의 그룹을 갖고, 각각의 도체 쌍은 상기 자기장의 일부를 차단하는 턴을 형성하며,
    하나의 그룹은, τp/n보다 작거나 같은 상기 길이를 따른 확산을 갖는 하나의 상의 턴들(61, 62)의 제1 하위그룹, 및 상기 길이를 따라 제1 하위그룹으로부터 τp에 상응하는 간격으로 τp/n보다 작거나 같은 상기 길이를 따른 확산을 갖는 동일한 상의 턴들(61', 62')의 제2 하위그룹을 포함하고,
    상기 제1 하위그룹의 턴들은 상기 하위그룹의 모든 턴들에서 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결되며,
    상기 제2 하위그룹의 턴들은 상기 하위그룹의 모든 턴들에서 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결되고,
    상기 제1 하위그룹의 턴은 상기 제1 그룹의 상기 전류의 방향이 상기 제2 하위그룹의 상기 전류의 방향과 반대가 되도록 상기 제2 하위그룹의 턴에 연결되는, 권선.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하위그룹 및 상기 제2 하위그룹은 동일한 t개의 턴을 갖는, 권선.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도체 쌍들은 제1 층에 배치되는 제1 도체들(61), 및 제2 층에 배치되는 제2 도체들(62)을 포함하는, 권선.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 층은 중간층에 의해 분리되고, 상기 중간층은 상기 길이에 수직인 높이를 갖고, 제1 도체(61)의 하나의 말단은 상기 중간층의 개구를 통해 대응하는 제2 도체(62)의 말단에 연결되는, 권선.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 층, 중간층, 및 제2 층은 PCB의 층들인, 권선.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    하나의 턴의 상기 도체 쌍(61, 62; 61', 62')은 각각 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 권선(40).
  7. 제6항에 있어서,
    하나의 턴의 상기 제1 층의 도체(61, 61')는 그 길이를 따라 연장되고, 대응하는 연장부를 갖는 상기 제2 층의 도체(62, 62')에 상기 중간층을 통해 연결되어, 2개의 인접한 턴 사이의 연결을 형성하고, 상기 2개의 인접한 턴은 길이 방향으로 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 권선.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 턴들의 제1 및 제2 하위그룹은 각각 t개의 턴을 갖고, 상기 제1 층의 제1 도체들(61, 61')은 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지며, 상기 제2 층의 제2 도체들(62, 62') 역시 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지고, 상기 제1 층의 제1 도체(i)는 i=1에서 i=t-1까지 감소하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 수평 쇼트컷 연결부(46)를 통해 상기 제2 층의 제2 도체(t-i)에 상기 도체의 상단에서 연결되며;
    상기 제1 층의 제1 도체(61; i)는 i=1에서 i=t까지 증가하는 높이에서 상기 중간층의 길이 방향을 따라 연장되는 수평 쇼트컷 연결부(46')를 통해 상기 제2 층의 제2 도체(62; t-i+1)에 상기 중간층의 하단에서 연결되고, 상기 수평 쇼트컷 연결부들(46, 46')은 상기 제1 및/또는 상기 제2 층에 있는 것을 특징으로 하는 권선.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 턴들의 제1 및 제2 하위그룹은 각각 t개의 턴을 갖고, 제1 하위그룹의 제1 도체들(61)은 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지며, 연이은 제2 하위그룹의 제2 도체들(62) 역시 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지고;
    상기 제1 층의 제1 도체(61; i)는 중첩을 갖는 상기 제1 도체로부터 진행되는 i에서 최종 도체(t)까지, 상기 도체가 상기 제2 층의 제2 도체(62; 1)와 중첩되는 범위에 대해 수직 방향으로 연장되는 수직 쇼트컷(47)으로 대체되며;
    상기 제2 층의 제2 도체(62; i)는 상기 제1 도체(1)로부터 진행되는 i에서 중첩을 갖는 최종 도체까지, 상기 도체가 상기 제1 층의 도체(t)와 중첩되는 범위에 대해 수직 방향으로 연장되는 수직 쇼트컷(47')으로 대체되고;
    상기 수직 쇼트컷 연결부들(47, 47')은 각각 상기 제1 및 제2 층에 있는 제1 하위그룹의 쇼트컷(번호 t) 및 제2 하위그룹의 쇼트컷(번호 1)를 제외하고 상기 제1 및/또는 제2 층에 있는 것을 특징으로 하는 권선.
  10. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    하나의 턴을 형성하는 상기 도체 쌍(61, 62; 61', 62')은 각각 웨이브를 형성하는 것을 특징으로 하는 권선.
  11. 제10항에 있어서,
    복수의 턴이 직렬로 연결되며, 턴들의 복수의 열이 길이 방향으로 간격을 두고 연속적으로 배치되고, 하나의 열의 하나의 턴의 제1 층의 제1 도체(61)는 그 길이를 따라 연장되며, 대응하는 연장부를 갖는 제2 층의 연속적인 열의 제2 도체(62)에 상기 중간층을 통해 연결되어, 2개의 연속적인 열 사이의 연결을 형성하고, 상기 2개의 연속적인 열은 길이 방향으로 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 권선.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 턴들의 제1 하위그룹의 제1 도체들(61)은 중간 높이에서 중단되며, 상기 길이의 양단에서 상기 제2 하위그룹의 대응하는 제2 도체들(62')과 상기 중간층을 통해 연결되어, 연속 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 권선.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    턴들의 복수의 열이 길이 방향으로 간격을 두고 연속적으로 배치되고, 상기 복수의 열은 t개의 열이며, 인접한 도체들은 상기 제1 및 제2 층 모두에서 1에서 t까지 번호가 매겨지고, 상기 제1 층의 제1 도체들(61; 1~t)은 감소하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 t개의 수평 쇼트컷 연결부(46)를 통해 상기 제2 층의 제2 도체들(62; t~1)에 각각 상단에서 연결되며, 상기 제2 층의 제2 도체들(62; 1~t)은 증가하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 수평 쇼트컷 연결부(46')를 통해 상기 제1 층의 제1 도체(61; t~1)에 하단에서 연결되고, 예외적으로 상기 복수의 열 중 하나에 대해, 상기 제1 층의 제1 도체들(61; 1~t-1)은 감소하는 높이에서 길이 방향을 따라 연장되는 t-1개의 수평 쇼트컷 연결부들(46)을 통해 상기 제2 층의 제2 도체들(62; t-i~1)에 각각 상단에서 연결되며, 상기 제1 및 제2 층의 도체들(t)은 단자들에 연결되는 것을 특징으로 하는 권선.
  14. 턴들의 복수의 열이 길이 방향으로 간격을 두고 연속적으로 배치되고, 상기 복수의 열은 t개의 열이며, 인접한 도체들은 제1 및 제2 층 모두에서 길이 방향으로 1에서 t까지 번호가 매겨지고, 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 권선의 수정에 의해 얻어질 수 있는 권선에 있어서, 상기 수정은:
    - 중간층의 중간 높이에서 상기 중간층을 통해, 상기 중간층의 상부 상에서 연장되는 제1 하위그룹의 제1 도체(61/1)의 일부와 상기 중간층의 하부 상에서 연장되는 제2 하위그룹의 제2 도체(62'/1)의 일부의 연결을 제공하는 단계;
    - (a) 제2 하위그룹의 제2 도체(62'/1)와의 중첩점까지 중간층의 상부 상에서 연장되는 상기 제1 하위그룹의 제1 도체(61/2~61/t-1)의 일부를,
    (b) 제1 하위그룹의 제1 도체(61/1)와의 중첩점으로부터 중간층의 하부 상에서 연장되는 제2 하위그룹의 제2 도체(62'/2~62'/t-1)의 일부로,
    (c) 수직 방향으로 연장되며 제1 및/또는 제2 층에 있는 수직 쇼트컷 연결부(47)를 통해,
    각각 방향전환하는 단계;
    - (a) 제2 하위그룹의 제2 도체(62'/1)와의 중첩점까지 중간층의 상부 상에서 연장되는 상기 제1 하위그룹의 제1 도체(61/t)의 일부를,
    (b) 제2 하위그룹의 제2 도체(62'/t)와의 중첩점으로부터 중간층의 하부 상에서 연장되는 제1 하위그룹의 제1 도체(61/1)의 일부로,
    (c) 수직 방향으로 연장되며, 도체들(2~t-1)에 대해 제1 및/또는 제2 층, 그리고 도체(t)에 대해 제1 층에만 있는 수직 쇼트컷 연결부(47)를 통해,
    방향전환하는 단계;
    - 제1 도체(t) 상에 적용되는 수직 쇼트컷인 수직축을 중심으로 180도 회전 후에 동일한 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 권선.
  15. 제8항, 제9항, 제13항, 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 비아(43)가 상기 중간층의 제1 및 제2 층에서 상기 대응하는 수직 및/또는 수평 쇼트컷 연결부(46, 46', 47, 47')를 연결하는 것을 특징으로 하는 권선.
  16. 선형 전기 기계에서 기다란 구성인, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 권선의 용도.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 권선은 상기 길이에 수직인 방향으로 권취되는, 용도.
  18. 회전 전기 기계에서 원통형 구성으로 길이 방향으로 권취되는, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 권선의 용도.
  19. 축방향 장을 갖는 회전 전기 기계에서 평면 구성으로 디스크형 형태로 권취되는, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 권선의 용도.
  20. 하나 이상의 권선이 겹쳐지고, 절연층이 2개의 겹쳐진 권선 사이에 위치되는, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 권선의 용도.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE052344T2 (hu) 2015-01-07 2021-04-28 Univ Catholique Louvain Tekercselés villamos géphez
DE102016220040A1 (de) 2016-10-14 2018-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Helixartige Wicklung mit homogenerer Feldausnutzung
WO2018089528A2 (en) * 2016-11-08 2018-05-17 Digital Aerolus, Inc. Method for fabricating brushless motor windings
US10135310B2 (en) 2017-01-11 2018-11-20 Infinitum Electric Inc. System and apparatus for modular axial field rotary energy device
WO2019190959A1 (en) 2018-03-26 2019-10-03 Infinitum Electric Inc. System and apparatus for axial field rotary energy device
JP7251340B2 (ja) * 2018-07-25 2023-04-04 株式会社デンソー 電機子巻線の製造方法
WO2020022285A1 (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 株式会社デンソー 電機子巻線の製造方法
CN110971040B (zh) * 2018-09-28 2021-09-03 比亚迪股份有限公司 定子组件及具有该定子组件的电机
CN109995167A (zh) * 2019-04-02 2019-07-09 杭州富春江水电设备有限公司 一种新型转子磁极励磁绕组结构及其制备方法
CN112436641B (zh) * 2019-08-26 2021-11-16 安徽美芝精密制造有限公司 定子组件、电机、压缩机及制冷设备
US11283319B2 (en) 2019-11-11 2022-03-22 Infinitum Electric, Inc. Axial field rotary energy device with PCB stator having interleaved PCBS
US20210218304A1 (en) 2020-01-14 2021-07-15 Infinitum Electric, Inc. Axial field rotary energy device having pcb stator and variable frequency drive
CN115668202A (zh) 2020-03-31 2023-01-31 米尔美克斯电机股份公司 机电设备的优化开发
US10896271B1 (en) 2020-03-31 2021-01-19 Mirmex Motor Sa Optimized development of electro-mechanical devices
EP3889821A1 (en) 2020-03-31 2021-10-06 Mirmex Motor S.A. Optimized development of electro-mechanical devices
US10916988B1 (en) * 2020-06-30 2021-02-09 Mirmex Motor Sa Array of conductors for a winding for an electrical machine
EP3954024A1 (en) 2020-06-30 2022-02-16 Mirmex Motor S.A. Array of conductors for a winding for an electrical machine
DE102020215611A1 (de) 2020-12-10 2022-06-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Herstellen einer Luftspule sowie eine elektrische Maschine mit einer Luftspule hergestellt nach diesem Verfahren
US11482908B1 (en) 2021-04-12 2022-10-25 Infinitum Electric, Inc. System, method and apparatus for direct liquid-cooled axial flux electric machine with PCB stator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62221844A (ja) * 1986-03-19 1987-09-29 Victor Co Of Japan Ltd 多層プリントコイル及びその製造方法
JP2008061357A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Honda Motor Co Ltd 回転電機用コイルとその製造方法、並びに回転電機とその製造方法
WO2014207174A2 (en) * 2013-06-27 2014-12-31 Universite Catholique De Louvain Winding for a rotating electrical machine and method for designing such a winding

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1371795A (fr) * 1963-04-23 1964-09-11 Cem Comp Electro Mec Mode de réalisation de bobinages plats pour machines électriques à entrefer plan
US3950666A (en) * 1973-03-26 1976-04-13 Institutul De Cercetare Si Proietare Pentru Industria Eletrotehnica Disk or cup rotor with stamped-out winding elements for a low-inertia electric machine
JPS5461609A (en) * 1977-10-25 1979-05-18 Seiko Epson Corp Coreless motor
JPS55127852A (en) * 1979-03-26 1980-10-03 Seiko Epson Corp Coreless motor
JPS5678342A (en) * 1979-11-26 1981-06-27 Kangiyou Denki Kiki Kk Printed circuit
JPS6244056A (ja) * 1985-08-20 1987-02-26 Kiyonori Fujisaki 直流モ−タ
US6411002B1 (en) * 1996-12-11 2002-06-25 Smith Technology Development Axial field electric machine
GB2343997B (en) * 1998-11-23 2003-06-25 Linear Drives Ltd Coaxial linear motor for extended travel
JP4421018B2 (ja) * 1999-07-26 2010-02-24 本田技研工業株式会社 スロットレス固定子巻線およびその製造方法
US6531801B1 (en) * 1999-12-02 2003-03-11 Ispat Inland, Inc. Asynchronous motors having simple rotor structures
US20030080631A1 (en) * 2001-11-01 2003-05-01 Nikon Corporation Sheet coils and linear motors comprising same, and stage units and microlithography apparatus comprising said linear motors
US6958564B2 (en) * 2004-02-24 2005-10-25 Thingap Corporation Armature with unitary coil and commutator
WO2007014570A1 (de) * 2005-07-29 2007-02-08 Festo Ag & Co Elektrischer motor und verfahren zu seiner herstellung
FI120523B (fi) * 2007-03-02 2009-11-13 Abb Oy Menetelmä sähkökoneen käämivyyhden valmistamiseksi ja sähkökoneen käämitys
TW200913438A (en) * 2007-09-13 2009-03-16 Metal Ind Res & Dev Ct Slot-less windings applied to rotating electronic devices and the manufacturing method thereof
US8319595B2 (en) * 2010-01-13 2012-11-27 Cosmo Mechanics Co., Ltd. Coil apparatus
US9159487B2 (en) * 2012-07-19 2015-10-13 The Boeing Company Linear electromagnetic device
HUE052344T2 (hu) 2015-01-07 2021-04-28 Univ Catholique Louvain Tekercselés villamos géphez

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62221844A (ja) * 1986-03-19 1987-09-29 Victor Co Of Japan Ltd 多層プリントコイル及びその製造方法
JP2008061357A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Honda Motor Co Ltd 回転電機用コイルとその製造方法、並びに回転電機とその製造方法
WO2014207174A2 (en) * 2013-06-27 2014-12-31 Universite Catholique De Louvain Winding for a rotating electrical machine and method for designing such a winding

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Publication number Publication date
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