KR20220028084A - 전기 기계의 고정자 또는 회전자의 반경 방향 개방 슬롯에 삽입하기 위한 코일 권선의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 기계의 회전자 또는 고정자(80) 내 반경 방향으로 개방된 슬롯(82)에 삽입하기 위한 코일 권선(70)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 여기서 코일 권선(70)은 다수의 와이어(32)로 구성되는 와이어 팩(60)을 가지며, 와이어 팩(60)의 와이어(32)는 서로 평행하게 연장되고 와이어 팩(60)의 한쪽 끝에서 서로 쌍으로 연결되고, 코일 권선(70)은 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 평평한 권선 형성기(26)에 의해 형성된다. 이 방법에 따르면, 와이어 팩(60)은 권선 형성기(26)에 고정되고, 권선 헤드(42)는 와이어 팩(60)의 고정을 변위시켜 제조된다. 권선 형성기(26)는, 이 방법을 수행한 후 코일 권선(70)이 한쪽 끝에서 쌍으로 미리 연결된 와이어 팩(60)의 와이어(32)를 갖는 파형 권선의 형태로 존재하도록, 회전될 수 있다. 이러한 방법은, 특히 높은 기계적 안정성을 갖고 회전자 또는 고정자(80)에 최소의 설치 공간을 필요로 하는 특히 공간-절약형 코일 권선(70)이 제조되도록 허용한다.

Description

전기 기계의 고정자 또는 회전자의 반경 방향 개방 슬롯에 삽입하기 위한 코일 권선의 제조 방법

본 발명은 전기 기계의 회전자 또는 고정자의 반경 방향 개방 슬롯에 삽입하기 위한 코일 권선(coil winding)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 여기서 코일 권선은 회전축을 중심으로 회전될 수 있는 평평한 권선 형성기에 의해 형성된다.

이 방법은 또한 단면이 실질적으로 직사각형이고 고정자의 슬롯을 채우는 최적의 정도와 관련하여 선호되는 와이어의 사용에 특히 적합하다. 둥근 와이어를 위한 기존의 권선 방법은 이런 유형의 와이어 단면에는 사용될 수 없다.

본 발명의 방법은 주로 코일 권선을 소위 분산된 파형 권선(distributed wave winding)으로서 제조하는데 도움이 되며, 이것은 그 다음에 고정자(또는 회전자)의 슬롯에 삽입될 수 있다. 이러한 코일 권선 또는 분산된 파형 권선은 또한 막대 파형 권선(bar wave winding)이라고도 한다.

분산된 파형 권선은 고정자의 슬롯들에 배열되는 직선 부분을 갖는 복수의 평행한 와이어를 가진다. 이들 직선 부분은 와이어 패턴이 고정자 둘레를 반경 방향으로 이동할 때 고정자의 내측 및 인접한 외측 반경 방향 위치 사이에서 교번한다. 이 분산된 파형 패턴은 고정자에 X개의 위상 또는 그룹화된 슬롯을 포함한다. 일반적으로 X는 3의 배수이지만, X가 임의의 다른 정수인 구성도 가능하다. 마찬가지로, 고정자 또는 회전자의 인접한 개방 슬롯들에 대해 직선 부분들을 교번하지 않고 파형 권선을 제공하는 것도 가능하다.

제조될 권선의 정확한 외관은 실시형태의 맥락에서 더 상세히 논의될 것이다.

이러한 권선을 제조하는 방법은 DE 10 2015 120 661 A1에 공지되어 있으며, 이 방법은 연속적인 파형 권선을 기반으로 한다. 이 경우, 코일 권선은 전기 기계의 고정자 또는 회전자의 반경 방향으로 개방된 슬롯들에 삽입하기 위해 제조되며, 상기 코일 권선은, 상기 슬롯들을 채우도록 의도된 상기 와이어들의 평행한 다리가 단부 측에서 회전자 또는 고정자 위로 돌출하는 지붕 모양의 권선 헤드에 의해 연결되도록, 반대 방향으로 반복적으로 구부러지는 다수의 섞여 짠 와이어들로 이루어진다. 이 경우 평평하고 회전 가능한 권선 형성기가 사용된다. 고정자 내에 삽입되는 코일 권선은 파형 권선의 양쪽 단부에 개방 단부를 가지며, 이 개방 단부들은 와이어의 일부에 의해 형성된다.

특히 3개의 전기 위상을 갖는 애플리케이션에서, 파형 권선 또는 코일 권선을 형성하기 위해 3개 초과의 와이어를 감는 경우 개방된 와이어 단부들은 파형 권선 또는 코일 권선의 한쪽 단부에서 연결되어야 한다. 이 연결은 특별히 제공된 연결 부품에 의해 또는 고정자 또는 회전자에 파형 권선 또는 코일 권선을 삽입한 후 또는 코일 권선의 제조를 완료한 후 와이어 단부들의 영구 접합된 연결에 의해 이루어진다. 이러한 경우, 연결 부품에 의한 이러한 유형의 연결을 위해 추가 설치 공간이 필요하고 및/또는 전기 접촉은 전이 저항 및/또는 재료 차이로 인해 손상된다. 또한, 코일 권선의 전기적 구성과 관련하여 고정자 또는 회전자를 준비할 때 추가적인 조립 단계가 필요하다.

본 발명의 목적은 파형 권선 또는 코일 권선을 갖는 고정자 또는 회전자의 제조을 단순화하는 서두에 언급된 유형의 방법을 제공하고, 그러한 고정자 또는 회전자를 구비한 전기 기계의 신뢰성 있고 공간-절약적인 작동을 허용하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 서두에 언급한 유형의 방법에 의해 달성되며, 여기서 코일 권선은 다수의 와이어로 이루어진 와이어 팩(wire pack)을 구비하고, 상기 와이어 팩의 와이어들은 서로 평행하게 연장되고 상기 와이어 팩의 한 단부에서 서로 쌍으로 연결되며, 이 방법은 다음 단계들을 포함한다:

(a) 상기 코일 권선에 사용되는 상기 와이어 팩을 권선 형성기에 수직으로 공급하는 단계;

(b) 상기 권선 형성기 상의 제1 유지 영역 내의 고정 지점에서 상기 와이어 팩을 유지하는 단계;

(c) 상기 공급 방향에 대해 상기 권선 형성기의 전방 일정 거리에 있는 제2 유지 영역 내의 고정 지점에서 상기 와이어 팩을 유지하는 단계;

(d) 상기 제1 유지 영역과 상기 제2 유지 영역 사이에서 상기 공급 방향에 대해 경사진 와이어 부분을 형성하기 위해 상기 권선 형성기의 회전축에 평행한 방향으로 상기 제2 유지 영역에 대해 상기 제1 유지 영역을 변위시키는 단계;

(e) 상기 공급 방향으로부터 상기 와이어 팩을 공급하면서 상기 회전축을 중심으로 상기 권선 형성기를 180° 회전시키는 단계로서, 여기서 상기 고정 지점은 상기 제1 유지 영역으로부터 상기 제1 유지 영역의 반대편에 있는 상기 권선 형성기의 측면 상의 제3 유지 영역으로 변위되고, 상기 고정 지점은 상기 제2 유지 영역으로부터 상기 제1 유지 영역으로 변위되며, 이에 의해 상기 권선 형성기 둘레로 연장되는 권선 헤드가 굽힘 영역의 형성과 함께 상기 와이어 팩에 대해 형성되는, 단계;

(f) 후속적으로 공급되는 와이어 팩을 상기 제2 유지 영역 내의 고정 지점에서 고정하는 단계;

(g) 단계 (d) 내지 (f)를 반복하는 단계로서, 여기서 상기 제3 유지 영역의 고정 지점에서의 유지 효과는 단계 (f)의 반복 전 또는 후에 해제되고, 상기 제2 고정 지점에서의 유지 효과는 단계 (e)의 반복 이전에 해제되는, 단계;

(h) 상기 코일 권선이 완성될 때까지 단계 (b) 내지 (g)를 반복하는 단계;

(i) 상기 제2 유지 영역의 한 영역에서 상기 와이어 팩을 절단하는 단계; 및

(j) 상기 권선 형성기로부터 상기 코일 권선을 벗겨내는 단계.

상기 방법은 와이어 팩의 와이어들이 서로 평행하게 연속되어 있고 와이어 팩의 한쪽 끝에서 서로 쌍으로 연결되는 상기 와이어 팩을 가지고 수행된다는 사실은 상기 와이어들이 후속적으로, 즉 코일 권선의 제조 후에 또는 개방 슬롯들을 가진 회전자 또는 고정자 코어 내에 상기 코일 권선의 설치 후에, 연결될 필요가 없다는 이점을 제공한다. 이것은 파형 권선 또는 코일 권선을 갖는 고정자 또는 회전자의 제조를 상당히 단순화한다. 코일 권선의 제조에 사용되는 와이어 팩은 대응하는 연결을 제공함으로써 전기적 구성과 관련하여 사전-조립될 수 있다.

와이어 팩 내의 전기 배선과 관련하여 이 사전-조립은 또한 코일 권선에 있는 도체의 전기적 연결의 안전성을 높인다. 코일 권선을 회전자 또는 고정자에 설치한 후, 코일 권선의 구성에 사용되는 와이어 팩의 대응하는 와이어들의 후속 연결이 생략될 수 있다. 상기 전기적 연결의 조립은 고정자 또는 회전자에 코일 권선이 설치된 상태에서뿐만 아니라 미리 이상적인 조건하에서 유리하게 수행될 수 있다. 이것은 연결할 와이어들의 최적 연결이 이루어지는 것을 보장한다. 대조적으로, 고정자 또는 회전자에 설치된 상태의 코일 권선으로부터 후속적인 와이어들의 연결은 종종 클램프 연결 또는 나사 연결로만 가능하므로, 신뢰성이 낮아진다.

더욱이, 상기 연결이 이러한 방식으로 특히 공간 절약적으로 이루어질 수 있다는 것이 유리하다. 왜냐하면, 파형 권선 또는 코일 권선의 제조 이전에 와이어들이 개별적으로 서로 연결되어야 하기 때문이다. 따라서, 특히 축 방향에서 더 작은 치수가 회전자 또는 고정자에 대해 달성될 수 있다.

상기 방법의 바람직한 실시형태는 청구항 2 내지 청구항 11에 명시되어 있다.

본 발명의 추가 실시형태에서, 코일 권선에 필요한 와이어 길이의 2배가 결정된다는 점에서 와이어 팩이 먼저 제조되고, 코일 권선의 제조에 필요한 길이로 와이어를 구부려 와이어 팩이 제조되며, 따라서 와이어들은 와이어 팩의 한쪽 끝에서 서로 쌍으로 연결된다.

그 결과, 서로 쌍으로 연결된 와이어들은 하나의 와이어로부터 구성되기 때문에 일체로 형성된다. 따라서 별도의 연결을 생성할 필요가 없다. 이것은 이 방법에 따라 제조된 와이어 팩이 특히 공간-절약적이고 쌍으로 된 와이어들 사이에 특히 안전한 연결을 생성하기 때문에 유리하다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 와이어들이 서로 쌍으로 연결되는 단부로 시작하는 와이어 팩이 상기 권선 형성기에 수직으로 공급된다.

이러한 공급은 와이어들이 쌍으로 연결된 단부가 권선 형성기 상에 먼저 배열되는 이점을 제공한다. 와이어들을 쌍으로 연결하면 권선 형성기에서 와이어 배열의 무결성이 향상된다. 또한, 서로 쌍으로 연결된 와이어가 없는 와이어 팩의 개방 단부가 공급 측에 배열되는 추가의 이점이 있다. 그 결과, 와이어 팩 내의 와이어들의 배열은 그 공급 동안 변경될 수 있고, 따라서 권선 형성기 상의 와이어들의 순서는 가변 방식으로 설계될 수 있다.

상기 방법의 추가 실시형태에서, 방법 단계 (d)에서의 변위는 길이가 모든 와이어와 관련하여 와이어 팩의 가장 바깥쪽 와이어들 사이의 거리의 절반과 대략 동일한 거리만큼 권선 형성기의 회전축에 평행하게 일어나고, 이에 의해 권선 형성기의 회전축에 대해 경사진 와이어 부분이 제1 및 제2 유지 영역 사이에 형성된다.

길이가 모든 와이어와 관련하여 가장 바깥쪽 와이어들 사이의 거리의 절반과 거의 같은 변위량을 제공함으로써, 경사진 와이어 부분이 회전자 또는 고정자의 개방 슬롯에 코일 권선을 설치하는 데 유리한 형상으로 형성된다. 이러한 방식으로 제조된 코일 권선은, 파형 권선 또는 코일 권선의 사용이 기하학적 구조에 의해 방해받지 않고, 공간-절약형 방식으로 고정자 또는 회전자의 개방 슬롯에 삽입될 수 있다. 특히, 이러한 구성은 고정자 또는 회전자의 코어 몸체를 넘어 축 방향으로 최소로만 돌출되는 권선 헤드를 형성할 수도 있기 때문에 유리하다.

상기 방법의 추가 양태에 따르면, 권선 헤드는 단계 (e)에 의해 형성된 구부림 영역에서 재성형된다. 이를 위해, 방법 단계 (e) 이후에 권선 헤드의 최종 성형을 위해, 프로파일 성형 도구(profiled shaping tool)가 상기 권선 헤드에 대해 눌려진다.

재성형은 상기 권선 헤드 모양의 임의의 불규칙을 보완할 수 있다. 상기 재성형은 또 특히 고정자 코어 또는 회전자 코어 위로 상기 권선 헤드의 돌출을 더욱 감소시키는데 도움을 준다.

추가 실시형태에 따르면, 와이어 팩은 단계 (b)에서 제1 유지 영역의 권선 형성기 상의 제1 유지 장치에 의해, 그리고 단계 (c)에서 제2 유지 영역의 제2 유지 장치에 의해 유지된다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 상기 방법의 단계 (b) 내지 (d)가 수행될 수 있도록 상기 유지 장치들 각각에 대해 개별 변위가 권선 형성기의 회전축에 평행하게 가능하도록 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 유지 장치들은 와이어들이 통과하거나 와이어들 위에 배치되는 능동 클램프 또는 가이드 채널로서 설계될 수 있다. 이와 같이 와이어에 적절한 기하학적 구조를 가진 유지 장치들을 배치하는 것으로 충분할 수 있으며, 그러면 이것들은 측면 변위 동안 미끄러짐에 대해 충분한 고정을 제공한다. 제2 유지 영역에서 사용되는 클램핑 장치는 본 발명의 유리한 실시형태에서 와이어 또는 와이어 팩 피드(feed)의 일부이다. 본 발명의 추가의 선택적인 실시형태에서, 제2 유지 영역의 클램핑 장치는 이 클램핑 장치와 제1 유지 영역의 클램핑 장치 사이의 와이어들 또는 와이어 팩에 기계적 장력을 생성하는 데 기여한다. 대안으로 또는 추가로, 제2 유지 영역의 클램핑 장치는 와이어 피드와 이 클램프 사이의 와이어 팩 또는 와이어들에 기계적 장력을 생성할 수 있다. 본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 유지 장치들은 대응하는 유지 영역에 묶이지 않고 3개의 유지 영역 사이에서 이동될 수 있으므로 그들의 변위 동안뿐만 아니라 권선 형성기의 회전 중에도 유지 효과를 보유할 수 있다.

본 발명의 추가 실시형태에 의하면 제1 유지 영역, 제3 유지 영역 및 제2 유지 영역은 이 순서대로 권선 형성기의 회전 방향으로 서로 뒤따르고, 각각의 유지 장치는 단계 (e)에 따른 회전으로 유지 영역으로부터 회전 방향에서 후속하는 유지 영역으로 이동된다.

이러한 방식으로, 제3 유지 영역에서 유지 효과의 해제는, 예를 들어 단계 (f) 전에 일어날 수 있고, 제3 유지 영역으로부터 제2 유지 영역으로의 상기 유지 장치의 변위는 권선 형성기의 다음 회전 동안에 수행될 수 있다. 상기 유지 장치들은 권선 형성기의 회전 과정 동안 제1 유지 영역으로부터 제3 유지 영역으로 이동한 다음, 다음 회전 과정 동안 제3 유지 영역으로부터 제2 유지 영역으로 이동하고, 마지막으로 다시 제2 유지 영역으로부터 제1 유지 영역으로 이동하며, 여기서 권선 형성기가 추가 회전하는 경우 상기 일련의 이동이 반복된다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 단계 (i)에서 와이어 팩의 절단은 권선 형성기의 회전 위치에서 발생하며, 상기 회전 위치에서 와이어들이 서로 쌍으로 연결된 와이어 팩의 단부는 제2 유지 영역의 측면에 놓인다.

이는 결과적으로 코일 권선 또는 와이어 팩의 시작과 끝이, 축 방향으로 볼 때, 삽입된 상태의 회전자 또는 고정자의 동일한 측면에 배열되는 특히 유리한 방식을 초래한다. 이것은, 필요한 경우, 쌍으로 된 와이어 연결에 대한 전기적 연결 및 액세스를 용이하게 한다. 본 발명의 추가 양태에 따르면, 단계 (i)에서 와이어 팩의 절단은 권선 형성기의 회전 위치에서 발생하고, 상기 회전 위치에서 와이어들이 서로 쌍으로 연결된 와이어 팩의 단부가 제2 유지 영역의 반대 측에 놓인다. 이러한 방법 시퀀스의 경우, 코일 권선을 회전자 또는 고정자에 설치한 후 축 방향으로 볼 때, 코일 권선의 개방 단부들의 배열이 회전자 또는 고정자의 다른 쪽에 있을 수 있으며, 이로 인해 특히 연결 및 설치 공간의 활용에 관련하여 이점을 제공할 수 있다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 쌍으로 연결된 와이어들은 제2 유지 영역에 도달하기 전에 공급 동안 상기 방법의 과정에서 쌍으로 연결된 다른 와이어와 쌍으로 한 번 이상 교환된다.

서로 쌍으로 연결된 와이어들을 서로 교환함으로써, 회전자 또는 고정자의 개방 슬롯에 삽입된 코일 권선은, 쌍으로 연결된 와이어들이 각각, 반경 방향에서 볼 때, 개방 슬롯에서 상이한 위치를 취할 수 있는 전류 전도의 측면에서 이점이 있다. 이것은 와전류의 발생을 유리하게 감소시킨다.

상기 방법의 대안적인 실시형태에서, 방법 단계 (a)의 구현 전에 와이어 팩이 일정 길이로 절단되고, 와이어들이 와이어 팩의 한쪽 끝에서 서로 쌍으로 연결되지 않은, 단계 (a)에서 코일 권선에 대해 사용되는 와이어 팩의 공급이, 권선 형성기에 수직인 공급 방향으로 일어나며, 단계 (i)는 생략된다.

이런 식으로, 상기 방법은 하나의 방법 단계가 생략되기 때문에 다소 간단하다. 당연히, 이것은 더 짧은 주기 시간을 초래한다. 또한, 와이어 공급 측에서, 서로 쌍으로 연결된 와이어들은 와이어 팩의 무결성을 향상시켜, 와이어 공급이 더욱 간단하게 구성될 수 있다.

청구항 12는, 본 발명의 또 다른 양태에 따라, 청구항 13에 따른 실시형태와 함께 본 발명에 따른 방법에서 사용하기 위한 와이어 팩에 관한 것으로, 이에 따르면 와이어 팩은 서로 평행하게 연장되는 다수의 와이어를 가지며, 이것들은 각각 와이어 팩의 한쪽 끝에서 서로 쌍으로 연결된다. 본 실시형태에 따르면, 서로 쌍으로 연결된 와이어들은 와이어 팩의 일 단부에서 구부러지는 연속적인 단일 와이어로부터 일체로 형성되고, 모든 연속적인 와이어들의 구부림 형상은 권선 헤드의 모양에 대응한다.

와이어 팩의 전선 라우팅과 관련된 이 사전-조립은 또한 코일 권선에서 도체의 전기적 연결의 안전성을 높인다. 코일 권선을 회전자 또는 고정자에 설치한 후, 코일 권선의 구성에 사용되는 와이어 팩의 대응하는 와이어들의 후속 연결이 생략될 수 있다. 상기 전기적 연결의 조립은 고정자 또는 회전자에 코일 권선이 설치된 상태에서뿐만 아니라 미리 이상적인 조건하에서 유리하게 수행될 수 있다. 이것은 연결될 와이어의 최적 연결이 이루어지는 것을 보장한다. 대조적으로, 고정자 또는 회전자에 설치된 상태의 코일 권선으로부터 와이어들의 후속 연결은 종종 클램프 연결 또는 나사 연결로만 가능하므로, 신뢰성이 낮아진다. 일체형 연결을 제공함으로써, 별도의 연결을 생성할 필요가 없다. 이는 그러한 와이어 팩이 특히 공간-절약형이고 쌍으로 된 와이어들 사이에 특히 안전한 연결을 생성하기 때문에 유리하다.

청구항 14는, 본 발명의 추가 양태에 따라, 본 발명에 따른 방법 및 청구항 15에 따른 추가 실시형태에 따라 제조된 코일 권선을 갖는 전기 기계의 고정자 또는 회전자에 관한 것으로, 이 방법에 의해 제조된 코일 권선은, 두 개의 권선 헤드 사이에 배열된 코일 권선의 와이어들의 제1 절반부가 두 개의 연속적인 슬롯의 제1 슬롯에 삽입되고, 두 개의 권선 헤드 사이에 배열된 코일 권선의 와이어들의 제2 절반부가 두 개의 연속 슬롯 중 제2 슬롯에 삽입된다는 방식으로, 슬롯들에 삽입된다. 이 실시형태에 따르면, 서로 쌍으로 연결된 와이어들을 갖는 코일 권선의 단부와 절단된 와이어 팩을 갖는 코일 권선의 단부가 고정자 또는 회전자의 동일한 측에 놓인다.

상기 방법에 의해 제조된 코일 권선을 회전자 또는 고정자 또는 회전자 코어 또는 고정자 코어에 삽입하면 이러한 회전자 또는 고정자 또는 회전자 코어 또는 고정자 코어가 특히 공간-절약형으로 설계될 수 있다는 이점이 있다. 이것은 파형 권선 또는 코일 권선을 제조하기 전에 와이어들이 서로 개별적으로 연결되어야 하기 때문이다. 이와 같이, 연결을 위해 추가 설치 공간을 확보할 필요가 없기 때문에, 특히 축 방향에서 회전자 또는 고정자에 대해 더 작은 치수가 달성될 수 있다.

이어서, 본 발명의 실시형태가 첨부 도면을 참조하여 더 상세하게 논의될 수 있다.

도 1 내지 도 11은 코일 권선을 제조하는 방법의 순서이며, 상부(a)에는 각각의 경우에 상기 방법을 수행하기 위한 3개의 원주방향 유지 장치를 갖는 권선 장치의 개략적인 단면도를 도시하고, 중간(b)에는, 각각의 경우에 권선 장치의 평면도를 도시하며; 하부(c)에는, 각각의 경우 이 단계에서 이미 제조된 코일 권선만을 보여주는 평면도이다.
도 12-14는 와이어 팩의 일 단부에서 와이어들이 쌍으로 연결된 상기 와이어 팩을 제조하는 일련의 단계들을 보여준다.
도 15는 본 발명의 방법에 따라 제조된 코일 권선의 평면도이다.
도 16은 고정자를 도시하며, 그 슬롯들 내에는 도 15의 권선이 수용되어 있다.

도 1은 도 12 내지 15에 도시된 단계들에 따라 제조된 와이어 팩(60)을 가지고 전기 모터(도시되지 않음)의 고정자용 코일 권선(70)(도 16 참조)을 제조하는 방법의 시작에서 시작 위치를 도시한다. 이러한 코일 권선(70) 또는 분산된 파형 권선은 막대 파형 권선이라고도 한다.

이를 위해, 도시된 예시적인 실시형태에서, 3개의 유지 장치(18, 20, 22)(도 3 참조)를 갖는 와이어 취급 장치(14)와 권선 헤드 성형 장치(24)를 갖는 권선 장치(10)가 이용 가능하다.

권선 장치(10)는 평평한 형성기로서 설계된, 즉 스트립과 같은 형상을 가진 권선 형성기(26)와 함께 작동한다. 권선 형성기(26)의 단면은 도 1의 상부에 도시되어 있으며, 이 단면으로부터 측면(flanks)을 향해 가늘어지는 권선 형성기(26)의 에지 영역(27)과 상기 측면 자체의 반경이 명확해진다.

권선 형성기(26)의 길이(전체 길이는 도시되지 않음)는 제조될 코일 권선(70)의 길이 및 본 발명 방법의 정확한 구성에 의해 결정되며, 권선 형성기(26)의 길이는 권선 코일 권선(70)의 길이에 반드시 대응할 필요는 없다. 권선 형성기(26)는, 예를 들어, 본 발명 방법의 과정에서 코일 권선(70)이 이미 권선 형성기(26)로부터 전달 장치(미도시)로 연속적으로 전달되는 경우 코일 권선(70)보다 상당히 짧을 수 있다.

권선 장치(10)는 또한, 회전 공정들 동안, 권선 형성기(26)와의 더 나은 접촉을 위해 처리될 와이어(32)의 롤 성형을 수행하는 와이어 롤링 장치(28)와 연관되어 있다.

본 발명의 방법 순서는 다음과 같다. 도 1에 따르면, 제1 유지 장치(A)(18)는 권선 형성기(26)로부터 이격된 대기 위치에 있다.

제2 유지 장치(B)(20)는 해제된 휴지 위치에 있으므로, 통과하는 와이어 팩(60)이 끼이지 않는다. 도시된 실시형태에서, 각각 쌍으로 연결된 12개의 와이어(32)를 갖는 와이어 팩(60)이 처리된다. 와이어들(32)은 서로 평행하게 안내된다.

도 1로부터 시작하여, 와이어 팩(60)은 그 권선 헤드(42)가 권선 형성기(26) 상에 적어도 부분적으로 놓이는 방식으로 권선 형성기(26) 상에 배열된다. 와이어 팩(60)은 아직 끼이지 않은 제2 유지 장치(B)(20)를 방해받지 않고 통과할 수 있다.

이어서, 제1 유지 장치(A)(18)가 그 휴지 위치로부터 권선 형성기(26)에 더 근접하거나 인접한 유지 위치로 이동된다. 트리거링과 함께, 제1 유지 지점은 평평한 권선 형성기(26)의 상부 측면 상의 제1 유지 영역(34) 내에 정의된다. 제1 유지 영역(34)에서 와이어 팩(60)의 끼임 직전에, 와이어들의 제2 유지 영역(36)이 제1 유지 영역(34)으로부터 특정 거리에 정의되도록 제2 유지 장치(B)(20)의 트리거링이 일어난다. 제2 유지 영역(36)은 공급 방향(R)에서 제1 유지 영역(34) 옆에 놓여 있다.

또한, 도 2는 경사진 와이어 부분(40)이 생성되는 방법 단계를 도시한다. 이들 와이어 부분(40)은 나중에 고정자 또는 회전자의 슬롯들에 놓이게 되는 직선 다리들(44) 사이에 추가 권선 헤드(42)를 형성한다. 권선 헤드(42)는 후속 방법 단계 및 이후에 더 상세히 논의될 것이다.

도 2에서는, 도 1과 비교하여, 제2 유지 장치(20)가 변위 단계에 의해 와이어 취급 장치(14)에 더 가까워지는 것을 명확하게 볼 수 있다. 이것은 경사진 부분(40)의 길이가 바람직하게는 도 3의 제1 유지 영역(34)과 제2 유지 영역(36) 사이의 거리에 대응해야 하기 때문이다. 이러한 재조정 움직임은 안내되고 능동적 추적 또는 수동적 보상 움직임에 의해 일어날 수 있다.

경사진 와이어 부분(40)을 형성하기 위해 제2 유지 영역(36)에 고정된 와이어 부분에 대해 제1 유지 영역(34)에 고정된 와이어 부분을 변위시키는 도 2에 도시된 단계 후에, 회전 장치(28)가 작동되어 권선 형성기(26)를 회전시키고, 회전 방향에서 역시 그에 결합된 제1 유지 장치(A)(18)가 제1 유지 영역(34)으로부터 도 3의 제3 유지 영역(46)으로, 와이어(32)가 여전히 끼여 있는 제2 유지 장치(B)(20)가 제2 유지 영역(36)으로부터 제1 유지 영역(34)으로 이동되며, 와이어 팩(50)이 공급 방향(R)으로 더 공급된다.

경사진 와이어 부분(40)은 권선 형성기(26)의 회전에 의해 이미 언급된 지붕형 권선 헤드(42)로 전달되며, 이는 와이어(32)가 권선 형성기(26)의 측면(27)에 달라붙고, 권선 헤드(42)가 상기 측면(27)의 형상에 대응하는 전환점(48)을 향해 가늘어지기 때문이다. 와이어 팩(60)의 와이어(32) 각각에 대한 구부림 반경은 전환점(48) 자체에서 형성된다. 도 3에서, 제3 유지 장치(C)(22)가 처음으로 도시되지만, 이 경우에 이것은 방법 순서에서 나중에만 사용되기 때문에 여전히 휴지 위치에 있다.

도 4는 이전에 제조된 권선 헤드(42)가 와이어 성형 장치(24)에 의해 최종 형상이 부여되는 선택적 단계를 예시한다. 상기 와이어 성형 장치(24)는 성형 요소(50)를 가지며, 이것은 원하는 단부 형상의 권선 헤드(42)의 네거티브(negative) 형상으로 설계되고 압력하에 권선 헤드(42)에 대해 눌려진다.

다음 방법 단계를 준비하기 위해, 제3 유지 장치(C)(22)는 제2 유지 영역(36)내로 이동된다. 제1 유지 장치(A)(18)는 이미 해제될 수도 있지만, 다음 방법 단계 동안 제3 유지 영역(46)에서 와이어 팩(60)의 와이어(32)가 끼인 채 유지될 수도 있다.

도 5에 도시된 다음 방법 단계는, 제3 유지 장치(C)(22)를 작동시켜 이전에 생성된 제2 유지 영역(36) 내 유지 지점과, 여전히 끼인 상태이고 여전히 제1 유지 영역(34) 내에 위치하는 제2 유지 장치(B)(20)에 의해 생성된 유지 지점 사이에 경사진 와이어 부분(40)의 형성을 다시 제공한다.

이것은 차례로 제1 및 제2 유지 영역(34, 36)에서 권선 형성기(26)의 회전축에 평행한 상기 끼인 유지 장치(이 경우에: 유지 장치(B)(20) 및 유지 장치(C)(22))의 상대적 축 방향 변위에 의해 발생한다.

만일 제3 유지 장치(C)(22)가 여전히 끼인 상태이면(이는 코일 권선(70)의 이미 생성된 부분을 안정화하는 이유로 유리할 수 있음), 유지 장치(A)(18)는 제1 유지 영역의 유지 장치(B)(20)와 함께 제2 유지 영역(36)의 유지 장치(C)(22)에 대해 축 방향으로 제3 유지 영역(46)으로 이동한다.

도 5의 하부 도면에서, 이 단계 후에, 도 2에 따른 단계에서 생성된 평행 다리들(44)의 제1 부분은 공급 방향(R)으로부터 공급된 와이어 팩(60)의 와이어(32)에 대해 횡 방향으로 오프셋된 권선 형성기(26)의 밑면에 위치된다는 것을 알 수 있다.

이는, 권선 형성기(26)를 상응하게 회전시켜 권선 공정이 후속적으로 180°다시 수행될 때, 생성된 첫 번째 와이어 부분이 후속 와이어와 간섭하지 않는다는 것을 의미한다. 도 3에 관한 설명은 또한 도 5에 따른 권선 공정에 준용되지만, 유지 장치(18, 20, 22)는 상이한 유지 영역들에 위치된다.

도 6(하부)은 나중에 고정자 또는 회전자(80)의 슬롯에 놓이는 직선 다리들(44)의 양쪽에 권선 헤드(42)를 가진 권선 형성기(26) 상의 미래 코일 권선의 완전한 첫 번째 회전을 보여준다.

도 7에 도시된 바와 같이, 권선 헤드(42)를 성형하는 선택적 단계는, 권선 헤드(42)의 성형을 최적화하기 위해, 도 4와 관련하여 이미 설명된 와이어 성형 장치(24)의 성형 요소(50)에 의해 후속적으로 다시 일어난다.

이어서, 도 2 내지 도 7에 도시된 방법 단계들이 필요한 코일 권선(70)의 권수에 상응하여 반복되지만 유지 장치(18, 20 및 22)의 배열은 변경되고 도시된 유지 장치들의 위치에 항상 대응하지는 않는다. 이는 도 2 내지 4 및 도 5 내지 7의 상이한 배열로부터 통상의 기술자에게 용이하게 명백한 바와 같이, 이들 장치가 각각의 실행 후에 그들의 상대적인 위치를 변경하기 때문이다.

물론, 순서는 규칙적으로 반복되어 180°를 통해 매 세 번째 권선 과정에서 유지 장치(18, 20, 22)가 각각의 위치로 돌아간다.

도 8 내지 도 10은 도 5 내지 도 7에 따른 방법 단계의 최종 순서를 나타내며, 위에서 설명한 순서에 따른 유지 장치(18, 20, 22)의 배열은 각각 상이한 유지 지점(34, 36, 46)에 위치한다.

완전한 코일 권선(70)을 제조하기 위한 최종 단계가 도 11에 도시되어 있다. 이 시점에서, 회전자 슬롯 또는 고정자 슬롯(82)을 장착하기 위해 요구되는 다수의 직선 다리(44)가 생성되었다. 하지만, 도 11에는, 더 나은 명료성을 위해 단축된 코일 권선(70)만이 도시되어 있다.

위에 설명된 방법은 완성된 코일 권선(70)의 모든 연결 와이어(17)(도 15 참조)가 한쪽에 놓이도록 보장한다.

도 11은 최종 방법 단계를 보여준다. 완성된 코일 권선(70)이 공급된 와이어 팩(60)으로부터 절단 장치(미도시)에 의해 분리되기 전에, 권선 형성기(26)의 회전축에 평행한, 제2 유지 영역(36)(이 경우 유지 장치(B)(20))에 대한 제1 유지 영역(34)의 최종 변위 공정(이 경우에는 다시 끼인 제1 유지 장치(A)(18)를 사용하여)이 수행된다. 상기 와이어(32)의 절단 공정 후에, 다리(44)에 대해 경사진 와이어 단부는 코일 권선(70)을 위해 전기적 연결구로서 역할을 하는 연결 와이어(17)를 형성한다. 공급된 와이어 팩(60)으로부터 와이어의 절단 공정 후, 완성된 코일 권선(70)은 그 자체로 알려진 방식으로 고정자(80) 또는 회전자로 전달되고, 이에 의해 먼저 권선 형성기로부터 벗겨지고 필요한 경우 중간 단계에서 전달 장치(도시되지 않음)에 배치된다.

상기 방법은, 특히 병렬로 처리되는 와이어의 수와 관련하여, 지정되지 않으며, 이 수는 설명된 실시형태에서 12로 지시된다. 코일 권선(70)의 분산된 파형 패턴을 위해 임의의 짝수의 와이어가 병렬로 처리될 수 있다. 하지만, 권선에 대해 분산되지 않은 파형 패턴을 제조해야 하는 경우, 이 방법은 실질적으로 임의의 수의 와이어(32)에 적합하다. 이미 언급된 바와 같이, 이 방법은 특히 직사각형 단면을 갖는 평평한 와이어로부터 코일 권선(70)을 제조하기 위한 것이다.

도 12 내지 도 14는 제1 방법 단계에서 권선 장치(10)에 공급되는 와이어 팩(60)이 어떻게 제조되는지를 도시한다. 코일 권선(70)(도 12)에 필요한 와이어(32) 길이의 2배로 결정되고 와이어(32) 또는 와이어 팩(60)이 제공되는 점에서 와이어 팩(60)이 먼저 제조된다.

도 12 및 도 14는 와이어 팩(60)을 위한 와이어(32)의 연결이 어떻게 생성되는지를 도시한다. 이것은, 와이어(32)가 와이어 팩(60)의 일 단부에서 서로 쌍으로 연결되도록, 코일 권선(70)의 제조에 필요한 길이로 와이어(32)를 구부림으로써 수행된다. 도 1 내지 도 11에 따른 방법을 위해 사용되는 것과 같은 장치가 이러한 목적으로 사용될 수 있으며, 제1 권선 헤드(42)(도 14 참조)는 바람직하게는 경사진 와이어 부분(40)을 생성하기 위해 상기 유지 장치들을 변위시킴으로써 그리고 권선 형성기(26)를 회전시킴으로써 위에서 설명된 방법에 의해 상기 결정된 와이어 길이의 대략 절반에서 생성된다.

도 15는 평평한 상태의 사전제작된 코일 권선(70)을 도시하며, 이 상태는 코일 권선(70)이 스트립-형상 권선 형성기(26) 상에 놓여 있지만 도시되지 않은 상태에 대응한다. 이 예시된 코일 권선(70)은 도 12 내지 도 14에 따라 원래 6개의 개별 와이어(32a-f)로 구성된 와이어 팩(60)으로부터 제조된 코일 권선(70)이므로, 도 1 내지 도 11에 따른 제조 방법 이후 코일 권선(70)의 한 면에서 12개의 연결 와이어(17)를 이용할 수 있다.

상기 방법의 기본 절차는, 예를 들어 6개의 병렬 와이어(32)가 와이어 팩(60)의 제조를 위해 공급되지 않고 단지 3 또는 3의 임의의 다른 정수배인 경우, 변경되지 않는다. 축 방향 경로는, 직선 다리들(44) 사이에 경사진 전이 영역(40)을 변위 및 형성할 때 대응하여 증가하거나 감소한다.

도 16은 코일 권선(70)이 고정자 슬롯(82)에 삽입된 고정자(80)를 예로서 도시한다. 연결 와이어들(17)은 고정자(80)의 축 방향 단부면에 놓여 있으며, 이는 연결 와이어들의 연결을 용이하게 한다. 도시된 실시형태에서, 코일 권선(70)의 길이는 고정자(80) 둘레의 배수이고, 도시된 실시형태에서는 길이의 2배임을 알 수 있다. 특히 직사각형 단면의 경우, 이러한 방식으로 제조된 고정자에 의해 슬롯(82)의 우수한 충전도를 달성할 수 있으므로, 소형 모터는 높은 수준의 효율을 갖는다. 삽입된 코일 권선(70)을 갖는 고정자의 이러한 실시형태에서, 6개의 연결 와이어를 갖는 코일 권선(70)이 도시되고, 3의 또 다른 정수 배수에 대응하는 다수의 와이어(32)를 갖는 전술한 코일 권선(70)도 사용된다.

10 권선 장치
14 와이어 취급 장치
17 연결 와이어
18 제1 유지 장치
20 제2 유지 장치
22 제3 유지 장치
24 와이어 성형 장치
26 권선 형성기
27 측면
32 와이어
32a-32f 단일 와이어
34 제1 유지 지점
36 제2 유지 지점
40 경사진 와이어 부분
42 권선 헤드
44 직선 다리
46 제3 유지 지점
50 성형 요소
60 와이어 팩
70 코일 권선
80 고정자
82 고정자 슬롯
R 공급 방향

Claims (15)

1. 전기 기계의 회전자 또는 고정자(80) 내의 방사상으로 개방된 슬롯들(82) 내에 삽입하기 위한 코일 권선(70)을 제조하는 방법으로서,
   상기 코일 권선(70)은 다수의 와이어(32)로 이루어진 와이어 팩(60)을 구비하고, 상기 와이어 팩(60)의 와이어들(32)은 서로 평행하게 연장되고 상기 와이어 팩(60)의 한 단부에서 서로 쌍으로 연결되며, 상기 코일 권선(70)은 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 평평한 권선 형성기(26)에 의해 형성되며, 상기 방법은:
   (a) 상기 코일 권선(70)에 사용되는 와이어 팩(60)을 상기 권선 형성기(26)에 수직으로 공급하는 단계;
   (b) 상기 권선 형성기(26) 상의 제1 유지 영역(34) 내의 고정 지점에서 상기 와이어 팩(60)을 유지하는 단계;
   (c) 공급 방향(R)에 대해 상기 권선 형성기(26)의 전방 일정 거리에 있는 제2 유지 영역(36) 내의 고정 지점에서 상기 와이어 팩(60)을 유지하는 단계;
   (d) 상기 제1 유지 영역(34)과 상기 제2 유지 영역(36) 사이에서 상기 공급 방향(R)에 대해 경사진 와이어 부분(40)을 형성하기 위해 상기 권선 형성기(26)의 상기 회전축에 평행한 방향으로 상기 제2 유지 영역(36)에 대해 상기 제1 유지 영역(34)을 변위시키는 단계;
   (e) 상기 와이어 팩(60)을 공급 방향(R)으로부터 공급하면서 상기 회전축을 중심으로 상기 권선 형성기(26)를 180° 회전시키는 단계로서, 여기서 상기 고정 지점은 상기 제1 유지 영역(34)으로부터 상기 제1 유지 영역(34)의 반대편에 있는 상기 권선 형성기(26)의 측면 상 제3 유지 영역(46)으로 변위되고, 상기 고정 지점은 상기 제2 유지 영역(36)으로부터 상기 제1 유지 영역(34)으로 변위되며, 이에 의해 상기 권선 형성기(26) 둘레로 연장되는 권선 헤드(42)가 굽힘 영역의 형성과 함께 상기 와이어 팩(60)에 대해 형성되는, 단계;
   (f) 후속적으로 공급되는 와이어 팩(60)을 상기 제2 유지 영역(36) 내의 고정 지점에서 고정하는 단계;
   (g) 단계 (d) 내지 (f)를 반복하는 단계로서, 여기서 상기 제3 유지 영역(46)의 상기 고정 지점에서의 유지 효과는 단계 (f)의 반복 전 또는 후에 해제되고, 상기 제2 고정 지점에서의 유지 효과는 단계 (e)의 반복 이전에 해제되는, 단계;
   (h) 상기 코일 권선(70)이 완성될 때까지 단계 (b) 내지 (g)를 반복하는 단계;
   (i) 상기 제2 유지 영역(36)의 한 영역에서 상기 와이어 팩(60)을 절단하는 단계; 및
   (j) 상기 권선 형성기(26)로부터 상기 코일 권선(70)을 벗겨내는 단계;
   를 포함하는, 코일 권선의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 와이어 팩(60)은 상기 코일 권선(70)에 필요한 와이어(32)의 길이의 2배가 결정된다는 점에서 먼저 제조되고,
   상기 와이어 팩(60)은, 상기 와이어(32)가 상기 와이어 팩(60)의 일 단부에서 서로 쌍으로 연결되도록, 상기 코일 권선(70)의 제조에 필요한 길이로 상기 와이어(32)를 구부려서 제조되는, 코일 권선의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 와이어(32)가 서로 쌍으로 연결되는 상기 단부에서 시작하는 상기 와이어 팩(60)은 상기 권선 형성기(26)에 수직으로 공급되는, 코일 권선의 제조 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 (d)에서의 변위는 섹션에 의해 상기 권선 형성기(26)의 회전축에 평행하게 일어나고, 상기 섹션의 길이는 모든 와이어와 관련하여 상기 와이어 팩(60)의 최외곽 와이어들 사이의 거리의 대략 절반이며, 이에 의해 상기 권선 형성기(26)의 회전축에 대해 경사진 와이어 부분(40)이 상기 제1 및 제2 유지 영역(34, 36) 사이에 형성되는, 코일 권선의 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 와인딩 헤드(42)는 단계 (e)에 의해 형성된 상기 굽힘 영역에서 재성형되는, 코일 권선의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   단계 (e) 후에 상기 권선 헤드(42)의 최종 성형을 위해, 성형된 도구(50)가 상기 권선 헤드(42)에 대해 눌려지는, 코일 권선의 제조 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 와이어 팩은, 단계(b)에서 상기 제1 유지 영역(34) 내 상기 권선 형성기(26) 상의 상기 제1 유지 장치(18)에 의해 유지되고, 단계 (c)에서 상기 제2 유지 영역(36) 내의 상기 제2 유지 장치(29)에 의해 유지되는, 코일 권선의 제조 방법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 제1 유지 영역(34), 상기 제3 유지 영역(46), 및 상기 제2 유지 영역(36)은 이 순서대로 상기 권선 형성기(26)의 회전 방향으로 서로를 따르며, 각각의 유지 장치(28, 29, 33)는 단계 (e)에 따른 회전과 함께 유지 영역(34, 36, 46)으로부터 후속 유지 영역(34, 36, 46) 회전의 방향으로 이동되는, 코일 권선의 제조 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 (i)에서 상기 와이어 팩(60)의 절단은, 와이어들이 서로 쌍으로 연결된 상기 와이어 패키지(60)의 단부가 상기 제2 유지 영역(36)의 측면 상에 놓이는 상기 권선 형성기(26)의 회전 위치에서 일어나는, 코일 권선의 제조 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    쌍으로 연결된 와이어(32)는 상기 방법의 과정에서 상기 공급 동안에 상기 제2 유지 영역(36)에 도달하기 전에 쌍으로 연결된 다른 와이어(32)와 쌍으로 한 번 이상 교환되는, 코일 권선의 제조 방법.
11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 와이어 팩은 단계 (a)의 실행 전에 일정 길이로 절단되며,
    단계 (a)에서 코일 권선(70)에 사용되는 상기 와이어 팩(60)의 상기 공급은 상기 권선 형성기(26)에 수직인 공급 방향(R)으로 일어나고, 여기서 와이어(32)는 상기 와이어 팩(60)의 일 단부에서 서로 쌍으로 연결되어 있지 않으며,
    단계 (i)는 생략되는, 코일 권선의 제조 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 와이어 팩(60)에 있어서,
    상기 와이어 팩은 서로 평행하게 연장되는 다수의 와이어를 갖고, 상기 다수의 와이어 각각은 상기 와이어 팩(60)의 일 단부에서 서로 쌍으로 연결되는, 와이어 팩.
13. 제12항에 있어서,
    서로 쌍으로 연결된 상기 와이어들은 상기 와이어 팩(60)의 일 단부에서 위로 구부러진 연속적인 단일 와이어(32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f)로부터 일체로 형성되며, 모든 연속적인 개별 와이어(32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f)의 구부림 형상은 권선 헤드(42)의 형상에 대응하는, 와이어 팩.
14. 방사상으로 개방된 슬롯들(82)을 가진 전기 기계의 고정자(80) 또는 회전자에 있어서,
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 코일 권선(70)이 상기 슬롯들(82) 내에 삽입되고, 여기서 두 개의 권선 헤드(42) 사이에 배열된 코일 권선(70)의 제1 절반 와이어(32)는 두 개의 연속적인 슬롯(82a, 82b)의 첫 번째 슬롯(82a)에 삽입되고, 두 개의 권선 헤드(42) 사이에 배열된 코일 권선(70)의 제12절반 와이어(32)는 두 개의 연속적인 슬롯(82a, 82b)의 두 번째 슬롯(82b)에 삽입되는, 전기 기계의 고정자 또는 회전자.
15. 제14항에 있어서,
    와이어(32)가 서로 쌍으로 연결된 상기 코일 권선(70)의 단부와 상기 절단된 와이어 팩(60)을 가진 코일 권선(70)의 단부는 상기 고정자(80) 및 회전자의 동일한 측에 놓이는, 전기 기계의 고정자 또는 회전자.

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