KR20200073262A

KR20200073262A - 토로이드형 다상 전기 장치

Info

Publication number: KR20200073262A
Application number: KR1020207014021A
Authority: KR
Inventors: 가엘 앤드류; 아르노 히피아스; 로랑 헤르벤
Original assignee: 무빙 마그네트 테크놀로지스
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2020-06-23
Also published as: JP2020537864A; FR3072517A1; CN111316536A; EP3698454A1; WO2019077261A1; FR3072517B1; US20200295641A1; US11967870B2

Abstract

본 발명은 한 세트의 영구 자석들(13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g) 및 연질의 강자성 재료로 이루어진 고정자 스트립(1)을 구비하는 적어도 하나의 고정자 조립체(10)를 포함하는 로터(11a, 11b, 11c)를 가지며, 상기 고정자 스트립(1)은, 토로이드형 타입의 다상 코일 고정자 조립체(10)를 형성하기 위해, 단일한 불연속성을 가지는 코일 본체(4)로서 복수개의 와이어 코일들(8)을 지지하는 코일 본체(4)를 지지하고, 상기 고정자 스트립(1)은 단일한 불연속성을 가지며, 2개의 연속되는 와이어 코일들(8) 사이에 적어도 하나의 부분적인 절개부(2)를 일정 간격으로 갖는 것을 특징으로 하는 전기 장치에 관한 것이다.

Description

토로이드형 다상 전기 장치

본 발명은 다상(polyphase) 전기 장치 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토로이드형(toroidal) 코일 장치 또는 원주형 코일 장치로 알려진 장치, 즉 코일 축이 상기 장치의 고정자의 원주 방향을 따르는 장치의 유리한 제조에 관한 것이다.

본 발명은 또한 토로이드형 전기 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 부품 수 및 성능에 관한 실질적인 이점들을 제공할 수 있게 한다.

토로이드형의 전기 장치는, 예컨대 미국 특허 US9470238호 및 유럽 특허 EP1324472호에 기재된 것과 같이, 종래 기술로부터 이미 공지되어 있다.

그러나, 이들 장치는 세그먼트화된 고정자들, 즉 코일 조립체가 단독으로 위치되는 복수개의 개별 부품으로서 제조되는 고정자들을 가지며, 상기 조립체는 후속적으로 함께 결합된다. 이 구조는 제조가 기술적으로 실행 가능하게 하면서도, 상당한 수의 제조 및 조작 단계를 필요로 하므로 산업 및 경제적 생존을 어렵게 한다.

또한, 토로이드형 코일 모터의 제조를 기술하는 선행 문헌인 일본 특허 JP1980173254호가 개시되어 있다. 도시된 실시예에서, 개별 코일들은 권선된(wound) 재료 스트립(strip) 상에 하나씩 삽입되어, 장치의 강자성(ferromagnetic) 고정자를 형성한다.

이 실시예는 또한 많은 수의 부품 때문에 산업적으로 거의 관심 받지 못하는 것으로 보이는데, 이 경우의 권선된(coiled) 조립체는 정밀하게 제조되고 고정자 상에 위치된다. 또한, 고정자의 권선 형태는 실시 상에 도움을 주지 않는다.

보다 최근에는, 미국 특허 US7145280호가 공지되었으며, 이는 코일이 개별적으로 위치되는 스트립 형태의 강자성 코어에 기초한 토로이드형 장치의 개선된 실시예를 개시하고 있다.

이 실시예는 전술한 실시예를 개선하지만, 조작될 개별 부품의 수의 관점에서 여전히 문제를 가지고, 코일이 장착되면 코어가 어떻게 권선될 것인지는 설명하지 않고 있다. 두껍고 단단한 재료를 권선하는 것은 상상하기 어려워 보여서 코어들의 오직 작은 부분만이 실현 가능하므로, 이 실시예는 성능이 낮은 장치의 구현을 의미한다.

본 발명의 목적은 단순화되고, 더욱 경제적인 실시예를 제안함으로써, 종래 기술의 단점들을 해결하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 토로이드형 전기 장치를 제조하기 위해 사용되는 부품 수를 감소시키는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 특정 기하학적 구조를 사용함으로써 장치의 고정자의 권선을 단순화 가능하게 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 종래 기술에 사용된 기술을 단순화한 제조 방법을 제안하는 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 한 세트의 영구 자석들 및 연질의 강자성 재료로 이루어진 고정자 스트립을 구비하는 적어도 하나의 고정자 조립체를 포함하는 로터를 가지며, 상기 스트립은 토로이드형 타입의 다상 코일 고정자 조립체를 형성하기 위해 복수개의 와이어 코일을 지지하는 코일 본체를 지지하는 전기 장치를 제안한다. 상기 스트립은 유리하게는 하나의 단일한 불연속성을 가지며, 상기 스트립은 복수개의 와이어 코일들 내부에서 상기 스트립을 다각형 형상으로 형성하기 위해 2개의 연속되는 와이어 코일들 사이에서 적어도 하나의 부분적인 절개부를 일정 간격을 두고 갖는다.

다른 실시예에서, 장치는 권선된(coiled) 고정자 조립체의 양 쪽에 반경 방향으로 2 개의 반경 방향 영구 자석이 배치된 로터, 반경 방향으로 권선된 고정자 조립체와 동일한 레벨에 위치되고, 축 방향으로 상기 권선된 고정자 조립체 위에 위치되는 제 3 열의 자석을 갖는 로터, 및 원주 방향에서의 폐쇄를 보장하는 용접된 조인트를 갖는 열을 갖는다.

대안적으로, 극성부들(polar parts)은 연속적인 와이어 코일들 사이에서 코일 몸체에 삽입되고, 상기 스트립에는 2개의 부분적인 절개부들이 존재한다.

특정 실시예에서, 본 발명은 3상(three-phase) 장치에 관한 것이다. 와이어 코일들의 조립체는 상기 3상 사이의 연결을 생성하기 위해 연속적인 와이어로 권선되고, 3상의 전기 조립체는 와이어를 국부적으로 절개함으로써 생성된다. 다상 코일 고정자 조립체는 별 형상이거나, 각 상마다 일부 와이어 코일들의 직렬 또는 병렬 조립체들과 병렬이다.

또한, 본 발명은 토로이드형 코일 배열을 갖는 전기 장치용 고정자 조립체의 권선 방법을 제안하며, 상기 방법은,

- 일정 간격의 부분 절개부들로서, 각 절개부마다 2개의 개별 플랭크들이 형성된 절개부들을 가지는, 강자성 재료로 이루어진 선형의 연속적인 스트립을 형성하는 단계와,

- 한 세트의 수용부들을 갖는 선형의 연속적인 코일 본체를 형성하는 단계와,

- 상기 수용부들에 수용된 인접 코일들이 선형 배열로 배열된 와이어 코일들(8)의 조립체를 형성하는 단계로서, 선형 배열을 갖는 상기 와이어 코일들은 각 상마다 연속적인 와이어 또는 병렬 와이어들의 연속적인 세트로 권선되는 단계와,

- 강자성 재료로 이루어진 상기 선형 연속 스트립에 의해 형성된 상기 고정자 조립체의 상기 선형 배열을, 상기 선형의 연속적인 코일 본체 및 상기 와이어 코일들의 세트에 의해 토로이드를 구성하기 위해 구부리는 단계를 포함하며, 원주를 따라 정렬된 상기 코일들은 전기 장치의 트로이드형 권선을 형성하고, 상기 개별 플랭크들이 접촉되고, 상기 스트립은 상기 와이어 코일들의 조립체 내측에서 다각형 형상을 갖는다.

바람직하게는, 이 방법에 있어서, 상기 전기 장치는 3 상 장치고, 선형 배열을 위한 상기 코일은 연속적인 와이어로 감겨지고, 상기 연속적인 와이어는 또한 상기 상들 사이의 연결을 생성하며, 상기 연속적인 와이어는 국부적으로 절단되어 3상의 전기 조립체를 생성한다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은, 첨부된 도면들을 참조하여, 다음의 상세한 실시예들을 읽음으로써 더욱 명확해질 것이다.
- 도 1a, 1b, 및 1c는, 각각 코일 본체의 삽입 전의 본 발명에 따른 장치의 비 권선된(unwound) 고정자의 상세도, 선형의 스트립 매트릭스의 상세도, 및 겹쳐진(superimposed) 스트립 매트릭스의 상세도이다,
- 도 2a, 2b, 및 2c는, 각각 코일 본체의 삽입 전의 본 발명에 따른 장치의 비 권선된 고정자 스트립의 절개부에 대한 상세도이다,
- 도 3a 및 도 3b는 2개의 서로 다른 실시예에서 본 발명에 따른 장치용 비 권선된 코일 본체의 상세도들이다,
- 도 4는 전선들이 감겨진 도 3a에 따른 코일 본체에 대한 상세도이다.
- 도 5a 및 도 5b는, 코일 와이어의 통과 및 코일 본체의가요성 브릿지의 예를 각각 보여주는, 본 발명에 따른 장치용 코일 본체의 상세도이다,
- 도 6은 특정 장치의 코일 배열을 보여주는 본 발명에 따른 코일 본체의 상세도이다,
- 도 7a 및 도 7b는 각각, 도 1의 비 권선된 고정자가 코일 본체의 권선 후 또는 전에 각각 삽입된, 도 4의 권선된 코일 본체와 비 권선된 코일 본체에 대한 상세도이다,
- 도 8a 내지 도 8d는 고정자 조립체의 폐쇄 예들에 대한 상세도들이다,
- 도 9a 및 도 9b는 2개의 서로 다른 실시예들에서 각각 발명에 따른 장치의 축 방향 상세도들이다,
- 도 10a, 10b, 및 10c는 다른 자석들을 이용하는 본 발명에 따른 장치의 예들에 대한 횡방향 단면 상세도들이다,
- 도 11a, 11b, 11c, 11d, 및 11e는 다른 자석들을 이용하는 본 발명에 따른 장치의 예들에 대한 횡방향 단면 상세도들이다,
- 도 12a, 12b, 및 12c는 본 발명에 따른 장치의 자석의 특정 실시예에 대한 상세도들이다,
- 도 13은 본 발명의 특정 실시예에 따른 장치의 자화된 링에 대한 상세도이다,
- 도 14a, 14b, 및 14c는 본 발명에 따른 장치의 자석의 특정 실시예에 대한 상세도들이다,
- 도 15는 2개의 독립적인 전기 네트워크를 갖는 장치의 실시예에 대한 상세도이다,
- 도 16은 본 발명에 따른 코일 본체의 대안적인 실시예를 보여주는 도면이다,
- 도 17a, 17b, 및 17c는 강자성 극들을 포함하는 제 1 실시예의 상세도들이다,
- 도 18a 및 18b는 강자성 극들을 포함하는 제 2 실시예를 보여주는 도면들이다.

본 발명의 주요 특징의 제 1 부분은 도 1a에 도시되어 있는데, 도 1a는 본 발명에 따른 전기 장치의 비 권선된(unwound) 고정자 스트립(1)을 보여준다. 이 고정자 스트립(1)은 일반적으로 연성 강자성(ferromagnetic) 재료의 시트 형태이고, 이들 스트립들 중 일부는 고정자의 코어를 형성하는 밴드를 이루기 위해 중첩될 수 있다. 이 고정자 밴드(1)는 일정 간격으로 절개부들을 포함하며, 그 모양은 가변적일 수 있지만 고정자 스트립(1)을 권선하는 동안 측면 플랭크들(3a, 3b)이 서로 접촉되게 할 수 있고, 도 2a 내지 도 2c에 더 잘 도시되었듯이, 고정자 스트립(1)을 권선하는 동안, 상기 플랭크들(3a, 3b)은 비 권선된 형태로 분리되어 있다. 절개부(2) 및 플랭크들(3a, 3b)의 형상은 제한적이지 않으며, 도 2a 내지 도 2c에는 일부 실시예만을 도시되어 있다. 도 2a 및 2b에 도시된 예에서, 12개의 코일을 갖도록 구성된 고정자의 경우, 측면 플랭크들(3a, 3b)의 접촉을 허용하기 위해 절개부부들(2)에 의해 형성된 각도는 바람직하게는 30°에 가깝다. 도 2c에 도시된 예에서, 9개의 코일을 갖도록 구성된 고정자의 경우, 절개부(12)에 의해 형성된 각도는 바람직하게는 40°에 가깝다. 탄성 변형을 용이하게 하기 위해, 예컨대 도 2b에 도시된 바와 같이, 절단부(12) 위의 재료(22)를 국부적으로 제거하는 것이 예상될 수 있다.

고정자 스트립(1)은, 도 1c에 도시된 바와 같이, 선형의 연속적인 스트립(15) 매트릭스로 제조되거나, 또는 도 1b에 도시된 바와 같이 겹쳐진(superimposed) 스트립 매트릭스(16)로부터 제조될 수 있으며, 이들 실시예가 가능한 실시예로서 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 주요 특징의 제 2 부분은 도 3a 및 3b에 도시되어 있는데, 도 3a 및 3b는 본 발명의 2개의 서로 다른 실시예에 따른 전기 장치의 코일 본체(4)를 보여준다. 이 코일 본체(4)는 고정자의 장착 전에 선형 스트립의 형태이고, 전기 절연 재료, 바람직하게는 플라스틱 타입으로 제조된다. 코일 본체(4)에는 장치의 자기 성능을 향상시키기 위해 강자성 입자들이 구비될 수 있다. 코일 본체(4)는 복수개의 수용부들(5)을 가지며, 이들의 수는 바람직하게는 고정자 스트립(1)의 절개부들(2)의 수에서 하나의 단위를 뺀 것과 동일하다. 또한, 도 3a에 도시된 제 1 실시예에서, 코일 본체(4)는 코일 와이어(미 도시)와 캐비티(7)들을 안내하기 위한 일련의 핀들을 갖는데, 상기 캐비티(7)는 절연 변위 타입의 연결 스트립들(미 도시)을 수용하도록 구성된 IDC(internal displacement contacts)(7)로서 개시되어 있다. 이러한 핀들(6)과 캐비티들(7)의 배치 및 개수는 연결 유형(예건태, 직렬, 병렬, 별, 삼각형)에 따라 달라지며, 본원에서는 12개의 코일들이 삼각형을 이루며 직렬 연결된 장치 예의 방식에 의해 제공된다. 또한, 코일 본체(4)는 종 방향 관통 개구(9)를 갖는다.

코일 본체(4)의 제 2 예는 도 3b에 도시되어 있다. 이 코일 본체(4)는 핀(6)을 갖지 않고, IDC 캐비티들만을 갖는데, 이들도 역시 역시 와이어들을 안내한다.

코일 본체(4)의 제 3 예는 도 16에 도시되어 있다. 이 코일 본체(4)는 이러한 해결 방식이 바람직한 경우 와이어를 납땜하기 위한 포크(20)들을 갖는다.

도 4는 도체 와이어(8)(일반적으로 구리, 은, 또는 알루미늄으로 만들어짐)로 권선된 후의 코일 본체(4)를 도시한다. 권선 공정과 코일 본체(4)의 장점은 도 5및 도 6에 설명되어 있다.

도 5a에는, 예시로서, 코일 본체(4)의 일부 수용부들(5)과, 종 방향 개구(9)에 대해 시계 방향(CW) 또는 시계 반대 방향(CCW) 방향에서의 핀들(6)(코일 본체(4)가 핀들(6)을 포함하는 경우) 주위에서의 와이어(8)의 이론적 경로에 대한 상세도가 도시되어 있다. 핀들(6)은, 권선 중에 와이어(8)를 안내하고, 권선 중에 와이어(8)를 중심선 상에, 즉 코일 본체(4)를 종 방향으로 교차하고 IDC 캐비티(7)를 통과하는 평면 상에, 유지되도록 보장하는 역할을 한다.

도 5b는 코일 본체(4)의 수용부들(5) 사이에 위치되어, 이들이 연속적으로 연결되도록 하는 가요성 브리지들(21)을 도시한다. 이들 브릿지들(21)은 또한 고정자 조립체(10)의 성형 중에 변형될 수 있는 코일 본체(4)에 대한 자유도를 제공한다. 본원에 도시된 예에서, 한 쌍의 수용부들(5) 사이 각각에 상기 브리지(21) 2개가 있으며, 이들은 고정자 스트립(1)(미도시)의 양 쪽에서, 코일 본체(4)의 깊이에 대해 대칭적으로, 코일 본체(4)의 하부 및 상부에 위치된다. 표시됩니다. 브릿지들(21)의 이러한 실시예는 제한적이지 않으며 브릿지(21)의 형상, 위치 및 개수는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다.

도 6은, 본 발명의 개념에 의하면, 한 번의 연속적인 작업으로 하나의 단일한 와이어(8)를 이용하여 코일 본체(4)의 전체를 권선할 수 있음을 보여준다. 도 6에서 3열로 도시된 코일 본체(4)들은 하나의 동일한 코일 본체(4)를 나타내는 것이지만, 이해를 돕기 위해 와이어(8)를 권선하는 3 단계들로 도시되어 있다. 따라서, 한 번의 작업으로 12개의 코일을 지지하는 고정자를 권선하기 위해, 배선은 이른바 "직렬/병렬 삼각형", 즉 상(phase) 당 4개의 코일을 가지며, 하나의 상의 상기 코일들은 1개씩 직렬로 그리고 2개씩 병렬로 존재하도록 하기 위해, 하나의 와이어(8)를 도시된 바와 같이 권선하며, 2개의 위치에서 상기 와이어(8)를 절단하는 것이 가능하고, 가위 표시들은 절단에 필요한 위치들을 개략적으로 나타낸다. 이러한 "직렬/병렬 삼각형" 코일 배열은 단지 예로서 제공되며, 제한적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명을 고려하면서 다른 형태들의 배선을 생성하는 것이 가능하지만, 상술한 형태의 배선은 그 단순성으로 인해 바람직하다.

코일 본체(4)가 권선되면, 그 종 방향 개구(9)에 겹쳐진 비 권선된 고정자 스트립들(1)을 수용함으로써, 상기 스트립들이 도 7a에서 두꺼운 화살표로 표시된 방향으로 코일 본체(4)에 삽입된다. 또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 코일 본체(4)가 권선되기 전에 고정자 스트립(1)을 코일 본체(4) 내에 장착하는 것도 물론 가능하다는 것을 유의하여야 한다.

코일 본체(4)가 권선되고, 고정자 스트립(1)이 권선 전후에 삽입되면, 그에 따라 고정자 조립체(10)가 형성되고, 고정차 조립체(10)는 절개부들(2)의 영역에서 구부려져서 원형이 된다. 후속하여, 고정자 조립체(10)는, 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 서로 다른 방식에 의해 폐쇄된다. 조인트는, 도 8a에서 납땜(17)에 의해 생성되고, 도 8b에서는 코일 본체(4)에 의해 생성되며, 도 8c에서는 코일 본체의 영역에 부착된 부분(18)에 의해 생성되고, 도 8d에서는 고정자 스트립(1) 영역에 있는 대응물(19)에 의해 생성된다. 마찬가지로, 고정자 조립체를 폐쇄하기위한 조인트는 주사 가능한 재료로 오버 몰딩함으로써 제조될 수 있다.

도 9a 및 9b에는, 고정자 스트립(1)이 코일 본체(4) 내에 삽입되고, 플랭크들(3a, 3b)이 결합되도록 고정자 조립체(10)가 권선되는 예시적인 방식에 의한, 3가지 상이한 실시예들에서의 본 발명에 따른 전기 장치를 도시된다. 고정자 스트립(1)은 상기 복수개의 와이어 코일들 내부에서 다각형 형상을 갖는다. 도 9a의 예에 따른 장치는 9개의 코일들과, N 및 S극들을 갖는(이 예에서는 각 로터마다 5쌍의 극들) 다극성 자석 링들(다극성 링 자석들)(13a, 13b)과, 강자성 요크들(12a, 12b)에 의해 형성되는 2개의 로터들(11a, 11b)을 갖는 3상 장치이다. 로터들(11a, 11b)은 각각 고정자 조립체(10)의 외부 및 내부에 위치되고, 방사형으로 보이며, 유리하게는 서로에 대해 고정된다.

도 9b의 제 2 실시예에서, 장치는 로터(11a, 11b) 당 12개의 코일 및 4쌍의 극들을 포함한다.

다극성 링 자석들(13a, 13b)의 형상은 가변적일 수 있고, 도 10a 내지 10c에 도시된 바와 같이, 와이어(8)를 향하는 자석들(13a, 13b)의 활성 표면을 증가시키기 위해 반경 방향 연장부(14)를 특히 가질 수 있음을 유의해야 한다. 본 발명에 따른 장치의 단면 상세도들을 보여주는 도 10a 내지 10c에서, 코일 본체(4)는 이해를 돕기 위해 도시되지 않았다.

본 발명은, 도 11a에 도시된 바와 같이, 내부 자석(13b) 및 외부 자석(13a)을 사용할 수 있지만, 도 11b에 도시된 바와 같이 고정자 조립체(10)에 대해 축 방향으로 위치되는 추가적인 축 방향 자석(13c)도 사용하거나, 또는 도 11c에 도시된 바와 같이, 반경 방향 자석 및 축 방향 자석을 사용하는 것도 역시 가능하다. 유리하게는, 자석들(13a, 13b 및 13c)은 서로 연결된다. 본 발명에 따르면, 도 11d에 도시된 바와 같이 하나의 단일 내부 자석(13b)만을 사용하거나, 또는 도 11e에 도시된 바와 같이 하나의 단일 외부 자석(13a)만을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 장치에 사용되는 서로 다른 자화된 링들은 강성의 링들이거나, 또는 도 12a에 도시된 가요성 스트립(19)의 형태로 구비될 수 있고, 자석(13d)을 형성하도록 절개되고, 도 12b에 도시된 자화된 스트링을 생성하도록 자화될 수 있으며, 도 12c에 도시된 바와 같이 강자성 요크(12a)의 내측에 형성되고 위치될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 자석의 자화(magnetization)는, 도 9a, 9b, 및 9c에 도시된 바와 같이, 단방향 방사형 방식으로 구현될 수 있거나, 또는 도 13에 도시된 바와 같이 자화 각도의 사인파의 전개(sinusoidal evolution)로 구현될 수 있다(두꺼운 화살표는 자석의 국부적인 자화 방향을 나타냄). 이 실시예에서, 자기장이 주로 자석(13e) 내부에 루프를 형성하기 때문에 요크의 사용을 배제할 수 있는데, 이는 특히 로터의 관성 및 위상 인덕턴스(phase inductance)를 감소시킴으로써 자석의 동적 성능을 향상시키도록 할 수 있다.

도 14a 내지 14c는 축 방향 플럭스를 갖는 장치의 본 발명에 따른 실시예를 보여준다. 고정자 스트립(1)은 그 폭에 따라 중첩된 복수개의 강자성 시트들로 이루어지고, 고정자 조립체(10)의 장착 후에 자석들(13f, 13g)은 상기 고정자 조립체의 양 쪽에 축 방향으로 위치된다.

또한, 본 발명은 코일 네트워크들 중 하나 또는 다른 코일 네트워크에 결함(예컨대, 단락)이 있는 경우에도, 장치의 작동을 보장할 수 있도록, 2개의 독립적인 코일 네트워크들을 갖는 장치를 제공 가능하게 한다. 도 15는, 예를 들어 도 8a내지 8d에 도시된 기술에 따라, 전술한 바와 동일한 방식으로 개별적으로 구현되고, 후속하여 서로 조립되는 2개의 서로 다른 고정자 조립체(10a, 10b)를 갖는 이러한 특정 실시예의 개념을 보여준다.

전술한 실시예는 모두 소위 "무 슬롯(slotless)" 전기 장치의 유형에 관한 것이지만, 이러한 특성은 결코 제한적이지 않다. 실제로, 본 발명의 사상을 존중하면서도, 도 17a, 17b, 17c, 18a, 및 18b의 실시예들에서 볼 수 있듯이, 극성부들(23), 즉 강자성 극들의 일체화에 의해 슬롯들을 갖는 장치의 구현을 예상하는 것이 가능하다.

도 17a 및 17b에는 6개의 극성부들 및 6개의 와이어 코일들(8)을 갖는 장치 고정자를 위한 권선된 컨덕터 와이어들(8)이 있거나 없는 코일 본체(4)를 각각 도시되어 있다. 이 본체들(4)은 삽입되는 극성부들(23)을 갖는데, 극성부들의 기하학적 구조는 도 17c에 예시되어 있다. 이 비 제한적인 예에서, 각각의 극성부는 중첩된 시트부의 형태로 도시되어 있다. 이러한 극성부들은 강성인 것으로 예상될 수 있다. 본 발명의 사상 내에서, 이들 극성부들(23)은 코일 본체(4)에 와이어(8)를 권선하기 전후에 장치적으로 삽입된다.

도 18a에는 12개의 극성부들(23) 및 12개의 와이어 코일들(8)을 갖는 장치를 위한 코일 본체(4)에 극성부들(23)이 부착된 제 2 예가 도시되어 있다. 도 18b는, 특히 회전 장치를 제공하기 위해 고정자 조립체가 권선되도록 하는 와이어 코일들(8) 사이에 있는 2개의 절개부(2)를 보여주는, 도 18a에 대한 횡방향 단면도이다.

Claims

한 세트의 영구 자석들(13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g)과, 연질의 강자성 재료로 이루어진 고정자 스트립(1)을 포함하는 적어도 하나의 고정자 조립체(10)를 포함하는 로터(11a, 11b, 11c)를 가지며,
상기 스트립(1)은, 토로이드형 타입의 다상 코일 고정자 조립체(10)를 형성하기 위해, 복수개의 와이어 코일들(8)을 지지하는 코일 본체(4)를 지지하고,
상기 스트립(1)은, 상기 복수개의 와이어 코일들(8)의 내측에서 상기 스트립이 다각형의 형상을 이루도록, 2개의 연속되는 와이어 코일들(8) 사이에 적어도 하나의 부분적인 절개부(2)를 일정 간격으로 갖는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
제 1 항에있어서,
상기 로터(11a, 11b, 11c)는, 상기 권선된 고정자 조립체(10)의 양측에 반경 방향으로 위치되는, 영구 자석들(13a, 13b)의 2개의 반경 방향 열들을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 로터(11a, 11b, 11c)는 반경 방향으로 상기 권선된 고정자 조립체(10)와 동일한 레벨에 위치되고, 축 방향으로 상기 권선된 고정자 조립체(10) 위에 위치되는 제 3 열의 자석들(13c)을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자 스트립(1)은 상기 스트립(1)의 원주 방향에서의 폐쇄를 보장하는 용접된 조인트를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
극성부들(23)은 2개의 연속되는 와이어 코일들(8) 사이로 상기 코일 본체(4)에 삽입되고, 상기 스트립(1)에는 2개의 부분 절개부가 있는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 장치는 3상 장치이며,
상기 와이어 코일들(8)의 조립체는 상기 3상 사이의 연결을 생성하기 위해 연속적인 와이어(18)로 권선되어 있고, 상기 3상의 전기 조립체는 상기 와이어(18)를 국부적으로 절개함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다상 코일 고정자 조립체(10)는 별 형상이거나, 또는 각 상이 일부 와이어 코일들(8)의 직렬 또는 병렬 조립체들과 병렬인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
토로이드형 코일 배열을 갖는 전기 장치용 고정자 조립체(10)의 권선 방법으로서,
일정 간격의 부분 절개부들(2)로서, 각 절개부(2)마다 2개의 개별 플랭크들(3a, 3b)이 형성된 절개부들을 가지는, 강자성 재료로 이루어진 선형의 연속적인 스트립(1)을 형성하는 단계와,
한 세트의 수용부들(5)을 갖는 선형의 연속적인 코일 본체(4)를 형성하는 단계와,
상기 수용부들(5)에 수용된 인접 코일들이 선형 배열로 배열된 와이어 코일들(8)의 조립체를 형성하는 단계로서, 선형 배열을 갖는 상기 와이어 코일들(8)은 각 상마다 연속적인 와이어(8) 또는 병렬 와이어들의 연속적인 세트로 권선되는 단계와,
강자성 재료로 이루어진 상기 선형 연속 스트립(1)에 의해 형성된 상기 고정자 조립체(10)의 상기 선형 배열을, 상기 선형의 연속적인 코일 본체(4) 및 상기 와이어 코일들(8)의 세트에 의해 토로이드를 구성하기 위해 구부리는 단계를 포함하며,
원주를 따라 정렬된 상기 코일들은 전기 장치의 트로이드형 권선을 형성하고, 상기 개별 플랭크들(3a, 3b)이 접촉되고, 상기 스트립은 상기 와이어 코일들(8)의 조립체 내측에서 다각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 전기 장치는 3상 장치이며, 선형 배열을 갖는 상기 와이어 코일들(8)은 연속적인 와이어(8)로 권선된 것이며, 상기 연속적인 와이어(8)는 또한 상기 상들 사이의 연결을 생성하고, 상기 연속적인 와이어(8)는 국부적으로 절개되어 3상의 전기 조립체를 생성하는 것을 특징으로 하는 전기 장치용 고정자 조립체의 권선 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 다상 코일 고정자 조립체(10)는 별 형상이거나, 각 상마다, 일부 와이어 코일들(8)의 직렬 또는 병렬 조립체와 병렬인 것을 특징으로 하는 전기 장치용 고정자 조립체의 권선 방법.