KR20220063211A - 전기 기계용 핀과 내부 연결부를 갖는 스테이터 - Google Patents
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Abstract
전기 기계(401)용 스테이터(1)에 있어서,
- 슬롯(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58)의 스테이터 중심점(M)에서 상이한 거리에 있는 동심원에 배열된 다수의 핀(2, 21, 22, 23, 24, 25)을 포함하며, 각 동심원은 층(L1, L2, L3, L4)을 형성하며,
- 상이한 층(L1, L2, L3, L4)에 있는 4개의 핀(21, 22, 23, 24, 25)은 각각 직렬로 서로 연결되고, 권선(41)을 형성하며,
- 상기 권선(41)의 제 1 핀(21)은 4n-3 층(L1)의 제 1 슬롯(51)에 위치되며, 여기서 n은 자연수이고,
- 상기 권선(41)의 제 2 핀(22)은 4n-2 층(L2)의 제 2 슬롯(52)에 위치되며, 상기 제 2 슬롯(52)은 스테이터(1)의 제 1 원주 방향에서 제 1 슬롯(51)으로부터 제 1 반경방향 거리(71)에 있으며,
- 상기 권선(41)의 제 3 핀(23)은 4n 층(L4)의 제 1 슬롯(51)에 위치되며,
- 상기 권선(41)의 제 4 핀(24)은 4n-1 층(L3)의 제 2 슬롯(52)에 위치된다.
- 슬롯(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58)의 스테이터 중심점(M)에서 상이한 거리에 있는 동심원에 배열된 다수의 핀(2, 21, 22, 23, 24, 25)을 포함하며, 각 동심원은 층(L1, L2, L3, L4)을 형성하며,
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- 상기 권선(41)의 제 1 핀(21)은 4n-3 층(L1)의 제 1 슬롯(51)에 위치되며, 여기서 n은 자연수이고,
- 상기 권선(41)의 제 2 핀(22)은 4n-2 층(L2)의 제 2 슬롯(52)에 위치되며, 상기 제 2 슬롯(52)은 스테이터(1)의 제 1 원주 방향에서 제 1 슬롯(51)으로부터 제 1 반경방향 거리(71)에 있으며,
- 상기 권선(41)의 제 3 핀(23)은 4n 층(L4)의 제 1 슬롯(51)에 위치되며,
- 상기 권선(41)의 제 4 핀(24)은 4n-1 층(L3)의 제 2 슬롯(52)에 위치된다.
Description
본 발명은 전기 기계, 특히 전기 모터용 핀을 구비한 스테이터에 관한 것이다.
전기 기계는 일반적으로 공지되어 있으며, 차량의 운전을 위한 전기 모터로 점점 더 많이 사용되고 있다. 전기 기계는 스테이터와 로터로 구성된다.
스테이터는 권선이 안내되는 다수의 슬롯을 포함한다. 권선은 핀이라고 하는 형태의 절연된 구리 로드로 형성될 수 있다. 로터는 스테이터에 위치되며, 로터 샤프트에 연결된다.
이러한 핀 모터, U-핀 모터 또는 헤어핀 모터는 예를 들어 미국 특허 제 9,136,738 B2 호에 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 제조가 용이한 핀(pin)으로 구성된 권선을 갖는 스테이터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 전기 기계용 스테이터는 슬롯의 스테이터 중심점에서 상이한 거리에 있는 동심원에 배열된 다수의 핀을 포함하며, 각 동심원은 층을 형성하며, 상이한 층에 있는 4개의 핀은 각각 직렬로 서로 연결되고, 권선을 형성하며, 상기 권선의 제 1 핀은 4n-3 층의 제 1 슬롯에 위치되며, 여기서 n은 자연수이고, 상기 권선의 제 2 핀은 4n-2 층의 제 2 슬롯에 위치되며, 상기 제 2 슬롯은 스테이터의 제 1 원주 방향에서 제 1 슬롯으로부터 제 1 반경방향 거리에 있으며, 상기 권선의 제 3 핀은 4n 층의 제 1 슬롯에 위치되며, 상기 권선의 제 4 핀은 4n-1 층의 제 2 슬롯에 위치된다.
본 발명에 따른 권선을 갖는 스테이터는 용이하게 제조될 수 있고, 효율적인 전자기장을 생성할 수 있다. 연결부 유형은 슬롯의 핀 사이에 전기 전도성 연결부를 생성하다. 연결부 유형은 핀 상에 컨덕터를 용접하는 것일 수 있거나, 또는 핀은 이미 U-핀이라고 하는 이중 핀의 형태일 수 있으며, 이에 의해 스테이터에 삽입될 때 이미 연결부를 생성할 수 있다. 또한, 서로를 향해 굽혀진 핀의 단부 부분을 함께 용접하는 것은 연결부 유형을 구성한다.
층은 스테이터 중심점과 관련하여 외측으로부터 내측으로 오름차 순서로 넙버링될 수 있다.
바람직하게, 스테이터는 제 1 단부 면 및 제 2 단부 면을 포함할 수 있고, 제 1 핀 및 제 2 핀은 제 1 유형의 연결부에 의해 제 2 단부 면에서 서로 연결되며, 제 2 핀 및 제 3 핀은 제 2 유형의 연결부에 의해 제 1 단부 면에서 서로 연결되며, 제 3 핀 및 제 4 핀은 제 3 유형의 연결부에 의해 제 2 단부 면에서 서로 연결될 수 있으며, 제 1, 제 2 및 제 3 유형의 연결부는 서로 상이하다.
상이한 유형의 연결부를 통해 향상된 제조가 가능하다. 상이한 단부 면에서 연결부 유형의 위치를 바꾸는 것은 슬롯 사이에 있는 스테이터 톱니 주위에 권선을 효율적으로 형성할 수 있게 한다.
스테이터의 동일한 단부 면의 연결부 유형도 스테이터 내부 또는 외부와 관련하여 상이한 방향으로 굽혀진 핀 풋으로 인해 상이할 수 있다.
스테이터의 상이한 또는 동일한 단부 면의 상술한 연결부 유형의 조합이 또한 가능하다. 스테이터의 동일한 단부 면의 동일한 연결부 유형 및 스테이터의 상이한 단부 면의 상이한 연결부 유형은 용이하고 신속한 제조가 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 단부 면에서, 연결부는 이중 핀 또는 U-핀이라고 하는 사전-굽혀진 핀의 유형에 의해 생성되고, 스테이터의 다른 단부 면에서, 단일 핀들 또는 이중 핀의 각 측면들은 서로 용접된다. 용접점은 핀 또는 이중 핀의 풋에 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 스테이터는 적어도 2개의 권선을 포함할 수 있고, 제 2 슬롯 내의 적어도 제 4 핀은 제 4 유형의 연결부에 의해 제 3 슬롯의 4n-3 층 내의 제 5 핀에 연결될 수 있다.
더욱 바람직하게, 스테이터는, 스테이터의 전체 원주에 걸쳐 연장되고, 이에 의해 부분-코일을 형성하는 다수의 권선을 포함하는 것이 가능하다.
이것은 권선이 균일한 회전 필드를 생성하는 대칭성을 갖는다는 것을 의미한다.
추가 실시예에서, 2개의 부분-코일의 각각의 핀은 제 5 유형의 연결부에 의해 서로 연결될 수 있다.
이들 핀은 부분-코일의 단부를 표시하기 때문에 단부 핀이라고 하는 것일 수 있다. 바람직하게, 제 2 및 제 3 단부 핀이 제 5 유형의 연결부에 의해 서로 연결되는 것이 가능하다.
제 5 유형의 연결부는 예를 들어 특별히 굽혀진 핀에 의해 실현될 수 있다.
바람직하게, 적어도 2개의 부분-코일이 코일을 형성하는 것이 가능하다. 상호연결은 2개의 단부 핀, 즉 예를 들어 제 4 및 제 8 단부 핀에 의해 실행될 수 있다. 코일은 스테이터의 모든 슬롯의 1/4 내, 즉 스테이터 원주의 1/4 내에서 상호연결될 수 있다.
더욱이 바람직하게, 2개의 코일의 핀의 각각의 입력부가 제 6 유형의 연결부에 의해 서로 연결되는 것이 가능하다.
제 6 유형의 연결부는 핀에 부착된 도체 또는 전도성 링에 의해 생성될 수 있다.
2개의 코일은 병렬로 연결될 수 있으며, 추가로 동일한 위상에 의해 공급될 수 있다. 병렬 연결은 제 1 및 제 5 단부 핀 또는 제 4 및 제 8 단부 핀을 쌍으로 연결함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 부분-코일은 6개의 코일을 형성할 수 있고, 상이한 위상에 할당되는 2개의 코일이 인접한 슬롯에 각각 위치되도록 6개의 위상이 이들에 할당될 수 있다.
또한, 2개의 위상이 각각 대략적으로 동일한 전류 및 전압 프로파일을 가질 수 있으며, 결과적으로 6-상 인버터가 3-상 모터만 제어할 수 있다. 이러한 배열은 인버터의 스위칭 소자의 전류 분할을 가능하게 하다.
본 발명의 일 실시예에서, 2개 코일의 핀의 각 입력부는 제 6 유형의 연결부(66)에 의해 서로 연결될 수 있다.
바람직하게, 2개의 코일의 핀의 각각의 출력부가 서로 연결되고, 결과적으로 2개의 코일이 병렬로 연결되고, 특히 하나의 위상에 할당되는 것이 가능하다.
따라서, 인접한 슬롯의 2개의 코일은 병렬로 연결되고, 1개 위상에 의해 공급되어, 3-상 전기 기계용 권선을 갖는 스테이터가 생성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2 유형의 연결부는 제 2 핀 및 제 3 핀으로 형성되는 제 1 이중 핀을 포함하는 것이 가능하며, 제 1 이중 핀은 각각의 용접점을 갖는 2개의 내측으로 굽혀진 핀 풋을 갖고, 제 1 반경방향 거리를 연결한다.
이중 핀은 하나의 단부 면에서 스테이터 내로 삽입되고, 다른 단부 면에서 추가 이중 핀에 용접될 수 있다.
바람직하게, 제 4 유형의 연결부는 제 4 핀 및 제 5 핀으로 형성되는 제 2 이중 핀을 포함하는 것이 가능하며, 제 2 이중 핀은 각각의 용접점을 갖는 2개의 외측으로 굽혀진 핀 풋을 갖고, 제 1 반경방향 거리를 연결한다.
제 1 거리는 연결할 슬롯의 수를 나타낸다. 이중 핀이 상이한 층을 연결하기 때문에, 연결할 실제 공간 거리는 층의 핀 위치에 따라 좌우된다.
또한 바람직하게, 제 5 유형의 연결부는 제 2 단부 핀 및 제 3 단부 핀으로 형성되는 제 3 이중 핀을 포함하는 것이 가능하며, 제 3 이중 핀은 각각의 용접점을 갖는 2개의 외측으로 굽혀진 핀 풋을 갖고, 제 3 반경방향 거리를 연결한다.
제 3 반경방향 거리는 제 1 반경방향 거리보다 적어도 1개 슬롯만큼 더 길을 수 있다.
일 실시예에서, 제 7 유형의 연결부는 제 6 단부 핀 및 제 7 단부 핀으로 형성되는 제 4 이중 핀을 포함하는 것이 가능하며, 제 4 이중 핀은 반시계방향으로 굽혀진 2개의 핀 풋을 갖고, 제 2 반경방향 거리를 연결한다.
제 2 반경방향 거리는 제 1 반경방향 거리보다 적어도 하나의 슬롯만큼 더 짧을 수 있다.
바람직하게, 단일 핀은 제 1 단부 핀 또는 제 4 단부 핀 또는 제 5 단부 핀 또는 제 8 단부 핀을 포함할 수 있고, 시계방향으로 굽혀지고 그리고 용접점을 갖는 핀 풋을 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 유형의 연결부는, 제 1 이중 핀의 또는 제 3 이중 핀의 또는 제 4 이중 핀의 핀 풋에서 제 1 용접점과, 제 2 이중 핀의 또는 단일 핀의 핀 풋에서 제 2 용접점 사이의 용접된 연결부에 의해 형성될 수 있다.
바람직하게, 제 3 유형의 연결부는, 제 1 이중 핀의 또는 단일 핀의 핀 풋에서 제 3 용접점과, 제 2 이중 핀의 또는 제 3 이중 핀의 도는 제 4 이중 핀의 핀 풋에서 제 2 용접점 사이의 용접된 연결부에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량은 바람직한 실시예 중 하나에 따른 스테이터를 구비한 전기 기계를 포함한다.
도 1은 스테이터를 도시한다.
도 2는 8개의 슬롯과 4개의 층이 있는 스테이터를 도시한다.
도 3은 제 1 부분-코일의 권선 패턴을 도시한다.
도 4는 제 2 부분-코일의 권선 패턴을 도시한다.
도 5는 2개의 부분-코일과 상기 부분-코일을 서로 연결하여 이뤄진 하나의 코일을 갖는 스테이터를 도시한다.
도 6은 2개의 개별 부분-코일로 구성된 2개의 코일을 가진 스테이터를 도시한다.
도 7은 2개의 추가 코일을 갖는 스테이터를 도시한다.
도 8은 2개의 추가 코일을 갖는 스테이터를 도시한다.
도 9는 6개의 코일을 갖는 스테이터를 도시한다.
도 10은 2개의 코일의 권선 패턴을 도시한다.
도 11은 단일 핀을 도시한다.
도 12는 추가 단일 핀을 도시한다.
도 13은 제 1 이중 핀을 도시한다.
도 14는 제 2 이중 핀을 도시한다.
도 15는 제 3 이중 핀을 도시한다.
도 16은 제 4 이중 핀을 도시한다.
도 17은 스테이터를 갖는 전기 기계, 특히 전기 모터를 갖는 차량을 도시한다.
도 2는 8개의 슬롯과 4개의 층이 있는 스테이터를 도시한다.
도 3은 제 1 부분-코일의 권선 패턴을 도시한다.
도 4는 제 2 부분-코일의 권선 패턴을 도시한다.
도 5는 2개의 부분-코일과 상기 부분-코일을 서로 연결하여 이뤄진 하나의 코일을 갖는 스테이터를 도시한다.
도 6은 2개의 개별 부분-코일로 구성된 2개의 코일을 가진 스테이터를 도시한다.
도 7은 2개의 추가 코일을 갖는 스테이터를 도시한다.
도 8은 2개의 추가 코일을 갖는 스테이터를 도시한다.
도 9는 6개의 코일을 갖는 스테이터를 도시한다.
도 10은 2개의 코일의 권선 패턴을 도시한다.
도 11은 단일 핀을 도시한다.
도 12는 추가 단일 핀을 도시한다.
도 13은 제 1 이중 핀을 도시한다.
도 14는 제 2 이중 핀을 도시한다.
도 15는 제 3 이중 핀을 도시한다.
도 16은 제 4 이중 핀을 도시한다.
도 17은 스테이터를 갖는 전기 기계, 특히 전기 모터를 갖는 차량을 도시한다.
도 1은 핀(2, 3)이 안내되는 다수의 슬롯(5)을 갖는 스테이터(1)를 도시한다. 스테이터는 제 1 단부 면(7)과 제 2 단부 면(9)을 갖고 있다. 전기 기계 작동을 위한 에너지 소스에 핀을 연결하기 위한 부분-코일의 입력부(81, 87, 101, 107, 111, 117) 및 출력부(83, 85, 103, 105, 113, 115)가 제 1 단부 면(7)에 도시되어 있다. 입력부 및 출력부는 각각 스테이터의 최외측 또는 최내측에 위치되어 있다. 물론, 전기 기계를 작동시키기 위해서는 또한 로터가 필요하다. 연결 목적을 위해, 핀이 서로 가깝게 놓여 있고, 짧은 연결 라인이 가능하다.
도 2는 4개의 층에 슬롯(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) 및 핀(21, 22, 23, 24, 26, 27)을 갖는 스테이터(1)를 도시하며, 단지 8개의 슬롯만이 도시되어 있다. 핀은 슬롯에 배열된다. 핀은 슬롯에서 서로에 옆에 있으며, 도 2의 예에서 4개의 핀이 슬롯에서 서로에 옆에 있다. 따라서, 하나의 슬롯 내의 4개의 핀은 스테이터의 중심점(M) 주위에 서로 상이한 동심원에 놓여 있으며, 그에 따라 원은 개별 층(L1, L2, L3, L4)을 형성한다. 2개의 각각의 슬롯 사이에는 거리(71)가 있다. 이러한 거리(71)는 도 2에 도시된 모든 슬롯 사이에서 동일하다.
도 3은 도 2의 스테이터(1)를 도시한다. 핀은 여전히 동심원, 즉 층에 배열되어 있고, 더 나은 도시를 위해 동심원은 도시되지 않았다. 도 3은 직렬로 서로 연결된 핀을 도시한다. 제 1 핀(21)은 층(L1)의 제 1 슬롯(51)에 위치된다. 이러한 제 1 핀(51)은 점선으로 도시된 제 1 유형의 연결부(61)에 의해서 슬롯(52)의 제 2 핀(22)에 연결되어 있다. 제 2 핀(22)은 층(L2)에 위치된다. 제 2 핀(22)은 짧은 점선으로 도시된 제 2 유형의 연결부(62)에 의해 슬롯(51)의 제 3 핀(23)에 연결되어 있다. 다음에 제 3 핀(23)은 제 1 슬롯(51), 즉 제 1 핀(21)과 동일한 슬롯에 위치된다. 그러나, 제 3 핀(23)은 층(L4)에 놓여 있다. 결과적으로, 제 3 핀(23)과 제 1 핀(21) 사이의 2개의 추가 핀을 위해 슬롯(51)에 추가 공간이 있다. 제 3 핀(23)은 실선으로 도시된 제 3 유형의 연결부(63)를 통해 제 4 핀(24)에 연결되어 있다. 제 4 핀(24)은 제 2 핀(22)과 동일한 슬롯(52)에 놓여 있다. 제 4 핀(24)은 제 1 핀(21) 바로 옆에 층(L3)에 놓여 있다. 결과적으로, 2개의 핀(22, 24) 옆에 층(L1, L4)에서 2개의 추가 핀을 위해 슬롯(52)에 추가 공간이 있다. 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 핀의 직렬 연결부는 제 1 권선(41)을 형성한다.
제 4 핀(24)은 점선으로 도시된 제 4 유형의 연결부(64)를 통해 제 3 슬롯(53)의 층(L1)의 제 5 핀(25)에 연결된다. 제 5 핀(25)을 사용하여 스테이터에서 후속 핀의 위에서 설명한 직렬 연결이 다시 개시되며, 제 5 핀(25)은 제 1 핀(21)과 유사하지만 슬롯은 90도 오프셋되어 있다. 제 1 핀(21)은 제 4 유형의 연결부(64)를 통해서 제 4 핀과 유사하게 핀(27)에 연결된다. 다음에, 핀(27)은 제 3 유형의 연결부(63)를 통해 제 1 단부 핀(26)에 연결되며, 제 1 단부 핀은 입력부(81)를 구비하며, 도 12를 참조한다.
슬롯(53, 54)의 추가 핀에 대한 제 5 핀(25)의 직렬 연결은 제 2 권선(42)을 형성한다. 이들 핀 사이의 제 1, 제 2 및 제 3 유형의 연결부(61, 62, 63)는 제 1 권선(41)의 핀의 각각의 제 1, 제 2 및 제 3 유형의 연결부(61, 62, 63)와 동일하다.
2개의 권선(41, 42)은 제 4 유형의 연결부(64)에 의해 연결된다. 직렬 연결의 연속부는 슬롯(55, 56)에 제 3 권선(43)을 형성한다. 권선(41, 42, 43, 44)은 제 4 유형의 연결부(64)에 의해 각각 연결된다. 따라서, 각 권선 사이의 제 4 유형의 연결부(64)는 동일하다. 또한, 권선(43)의 핀 사이의 제 1, 제 2 및 제 3 유형의 연결부(61, 62, 63)는 제 1 및 제 2 권선(41, 42)의 제 1, 제 2 및 제 3 유형의 연결부(61, 62, 63)와 동일한 경우이다.
제 4 권선(44)은 특정 특징부를 구성하며, 3개의 다른 코일의 직렬 연결부의 개시부 및 종료부에 형성된다. 제 1 권선(41)의 제 1 핀(21)은 제 4 유형의 연결부(64)를 통해 슬롯(58) 내의 핀(28)에 연결된다. 이러한 핀(27)은 제 3 유형의 연결부(63)를 통해 단부 핀(26)에 연결된다. 권선(41, 42, 43)의 회로 및 연결 후에, 2개의 추가 핀은 도 3에 도시된 패턴에 따라 연결되며, 최종 핀(28)은 제 2 단부 핀으로서 구성되며, 그에 따라 부분-코일을 완성한다. 슬롯은 서로에서 동일한 거리(71)에 있다.
도 4는 도 3의 스테이터(1)를 도시하며, 도 3의 슬롯의 바로 근처에 위치되어 있는 8개의 슬롯(91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98)을 도시한다.
핀(31, 32, 33, 34, 35)은 도 3의 핀(21, 22, 23, 24, 25)과 동일한 방식으로 연결되어 있다. 심지어 연결부 유형이 도 3과 동일하며, 동일한 도면부호로 표시되어 있다. 도 3에 대해 설명한 것과 동일한 방식으로, 권선(45, 46, 47, 48)은 제 4 유형의 연결부(64)에 의해 시계방향으로 형성되고, 서로 연결된다. 다음에, 제 1 핀(31)은 제 3 단부 핀(31)이다.
권선(48)의 층(L1)에 있는 슬롯(98)의 제 4 핀은 제 4 단부 핀(38)이며, 에너지 소스의 연결을 위한 출력부(83)를 갖는다. 4개의 권선(45, 46, 47, 48)은 제 2 부분-코일을 형성한다.
도 5는 검은색 사각형으로 표시된 도 3 및 도 4의 제 1 및 제 2 부분-코일을 통한 핀 구성을 도시한다. 동일한 도면부호는 도면에서 동일한 핀, 슬롯 및 연결부를 가리킨다. 층(L2)의 슬롯(58) 내의 제 1 부분-코일의 권선(44)의 제 2 단부 핀(28)과, 층(L3)의 슬롯(91) 내의 제 1 권선(45)의 제 3 단부 핀(31)은 제 5 유형의 연결부(65)에 의해 연결된다. 따라서, 2개의 부분-코일은 스테이터 주위의 상이한 방향에서 2개의 반경방향 회로 후에 입력부(81)로서 제 1 단부 핀(26) 및 출력부(83)로서 제 4 단부 핀(38)을 갖는 제 1 코일을 형성한다. 따라서, 부분-코일의 개시부 및 종료부를 각각 표시하는 단부 핀(26, 28, 31, 38)을 볼 수 있다.
도 6은 검은색 사각형으로 표시된 도 3 및 도 4의 제 1 및 제 2 부분-코일을 통한 핀 구성을 도시한다. 동일한 도면부호는 도면에서 동일한 핀, 슬롯 및 연결부를 가리킨다. 또한, 도 3 및 도 4의 원리에 따른 2개의 추가 부분-코일은 흰색 배경에 검은색 사각형으로 표시되지만, 이들은 제 1 코일과 비교하여 각각 5개의 슬롯만큼 각각 오프셋되어 있고, 각각 제 2 및 제 3 부분-코일을 형성한다. 이들 2개의 부분-코일은 층(L2)의 슬롯(98) 내의 제 6 단부 핀(28a)과 층(L3)의 슬롯(57) 내의 제 7 단부 핀(31a) 사이의 제 7 유형의 연결부(67)에 의해 연결되며, 제 2 코일을 형성한다.
따라서 도 6은 2개의 병렬 코일을 도시하며, 각 코일은 2개의 부분-코일로 구성되어 있다. 코일의 입력부 및 출력부는 마찬가지로 도시되어 있다. 제 1 코일의 입력부(81)는 슬롯(57)에 위치되고, 출력부(83)는 슬롯(98)에 위치되어 있다. 제 2 코일의 입력부(87)는 슬롯(91)에 위치되고, 출력부(85)는 슬롯(58)에 위치되어 있다. 따라서, 2개의 코일의 입력부 및 출력부는 최외측 또는 최내측 층에서 인접한 슬롯에 있다. 제 2 반경방향 거리(73)는 예를 들어 제 1 반경방향 거리(71)보다 1개 슬롯만큼 더 짧다. 또한, 제 3 반경방향 거리(75)는 제 1 반경방향 거리보다 1개 슬롯만큼 더 길다.
도 7은 흰색 점이 있는 검은색 사각형과 검은색 점이 있는 흰색 사각형에서 제 3 및 제 4 코일을 통한 핀 구성을 도시한다. 이것은 도 3, 도 4 및 도 5에 설정된 권선 패턴에 의해 생성되며, 이는 후자의 도면에 설명된 핀 및 연결부와 비교하여 2개의 슬롯만큼 시계방향으로 오프셋되어 있다. 제 3 코일의 입력부(101) 및 출력부(103), 및 제 4 코일의 입력부(107) 및 출력부(105)도 마찬가지로 도시되어 있다. 따라서, 2개 코일의 입력부 및 출력부는 최외측 또는 최내측 층에서 인접한 슬롯에 있다.
도 8은 제 5 및 제 6 코일을 통한 핀 구성을 도시한다. 이것은 도 3, 도 4 및 도 5에 설정된 권선 패턴에 의해 생성되며, 이는 후자의 도면에 설명된 핀 및 연결부와 비교하여 4개의 슬롯만큼 시계방향으로 오프셋되어 있다.
제 5 코일의 입력부(111) 및 출력부(113), 및 제 6 코일의 입력부(117) 및 출력부(115)가 유사하게 도시되어 있다. 따라서, 2개 코일의 입력부 및 출력부는 최외측 또는 최내측 층에서 인접한 슬롯에 있다.
도 9는 도 6, 도 7 및 도 8의 조합 형태로 6개의 코일을 통한 핀 구성을 도시한다. 특히, 모든 입력부가 스테이터의 1/8 내에서 상호연결될 수 있다는 것을 입력부(81, 87, 101, 107, 111, 117) 및 출력부(83, 85, 103, 105, 113, 115)의 위치에서 명확하게 알 수 있다. 또한, 모든 출력부는 또한 스테이터의 1/8 내에서 상호연결될 수 있다.
도 10은 2개의 코일(201, 201)을 도시하며, 각각의 코일은 2개의 부분-코일로 구성되어 있다. 동일한 도면부호는 다른 도면과의 관계를 설정한다. 예를 들어, 부분-코일을 코일에 연결하고 각 코일을 인버터에 연결하는 것은 도 10에서 볼 수 있다. 제 1 코일(201)의 핀(26)은 제 1 단부 핀(26)을 구성하고, 입력부(81)를 갖는다. 실선 화살표에 의해서 검은색으로 채워진 핀의 직렬 연결은 스테이터 주위에 단일 반경방향 회로를 거의 완성하고, 제 1 부분-코일을 포함하는 제 1 회로를 형성한다. 제 1 단부 핀(26)은 제 1 부분-코일의 개시부에 있으며, 제 2 단부 핀(28)은 종료부에 있다.
제 2 부분-코일은 점선 화살표에 의해 수평 대시들(horizontal dashes)로 표시된 핀들을 연결함으로써 형성된다. 부분-코일은 제 3 단부 핀(31)에서 개시하여, 제 4 단부 핀(38)으로 종료된다. 제 4 단부 핀(38)은 예를 들어 출력부(83)에 의해서 인버터에 연결된다. 제 5 유형의 연결부(65)는 제 1 부분-코일의 제 2 단부 핀(28)과 제 2 부분-코일의 제 3 단부 핀(31) 사이에 위치된다. 2개의 단부 핀(31, 28) 및 제 5 유형의 연결부(65)는 도 15에 도시되어 있다. 제 1 코일(201)의 양 회로는 상이한 방향, 예를 들어 우선 시계방향 그리고 다음에 반시계방향으로 발생한다.
제 2 코일(202)의 핀(26a)은 제 5 단부 핀(26a)을 구성하며, 입력부(87)를 구비한다. 실선 화살표에 의해 검은색으로 채워진 핀의 직렬 연결은 스테이터 주위에 단일 반경방향 회로를 거의 완성하고, 제 2 코일(202)의 제 1 부분-코일을 포함하는 제 1 회로를 형성한다. 제 5 단부 핀(26a)은 제 2 부분-코일의 개시부에 있고, 제 6 단부 핀(28a)은 종료부에 있다.
제 2 부분-코일은 점선 화살표에 의해 수평 대시들로 표시된 핀들을 연결함으로써 형성된다. 부분-코일은 제 7 단부 핀(31a)으로 개시하여, 제 8 단부 핀(38a)으로 종료된다. 제 8 단부 핀(38a)은 예를 들어 출력부(85)에 의해서 인버터에 연결된다. 제 7 유형의 연결부(67)는 제 1 부분-코일의 제 6 단부 핀(28a)과 제 2 부분-코일의 제 7 단부 핀(38a) 사이에 위치된다. 2개의 단부 핀(28a, 38a) 및 제 7 유형의 연결부(67)는 도 16에 도시되어 있다.
2개 코일의 순환 방향은 자유롭게 선택될 수 있지만, 이들은 동일한 순환 방향에 있다.
도 11은 단일 핀(219) 또는 I-핀을 도시한다. 스테이터의 슬롯에 배열된 실제 핀(38, 38a)은 중심에 위치되어 있다. 도면부호는 이전 도면과 동일하다. 핀은 스테이터 중심점의 관점에서 상방에 제 1 단부 면(7)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 출력부(83, 85, 103, 105, 113, 115)는 상부 단부에 위치되어 있다. 단일 핀(219)은 제 4 또는 제 8 단부 핀(38, 38a)을 위해 층(1)에 사용된다. 바닥 단부에서, 단부 핀은 제 2 용접점(223)을 갖는 핀 풋(61a)을 구비한다.
도 12는 단일 핀(220) 및 I-핀을 도시한다. 스테이터의 슬롯에 배열된 실제 핀(26, 26a)은 중심에 위치되어 있다. 도면부호는 이전 도면과 동일하다. 핀은 스테이터 중심점의 관점에서 상방에서 제 1 단부 면(7)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 단일 핀(220)은 제 1 및 제 5 단부 핀(26, 26a)을 위해 층(4)에 사용된다. 바닥 단부에서, 단부 핀은 제 3 용접점(225)을 갖는 핀 풋(63a)을 구비한다. 입력부(81, 87, 101, 107, 111, 117)는 상부 단부에 위치된다.
도 13은 제 2 핀(22, 32)과 제 3 핀(23, 33) 사이의 연결부(62)의 유형을 설정하는 제 1 이중 핀(211) 또는 U-핀을 도시한다. 이중 핀은 슬롯 사이의 제 1 거리(71)를 연결할 수 있다. 바닥 단부에서, 이중 핀은 용접점(225, 221)을 갖는 2개의 내측으로 굽혀진 핀 풋(63a, 61b)을 갖는다.
도 14는 핀(24, 34, 27)과 핀(21, 25, 35) 사이의 연결부(64)의 유형을 설정하는 제 2 이중 핀(213) 또는 U-핀을 도시한다. 이중 핀은 슬롯 사이의 제 1 거리(71)를 연결할 수 있다. 바닥 단부에서, 이중 핀은 용접점(227, 223)을 갖는 2개의 외측으로 굽혀진 핀 풋(63b, 61a)을 갖는다.
제 1 거리(71)는 연결될 슬롯의 수에 대해서만 동일하다. 이중 핀이 상이한 층을 연결하기 때문에 연결될 실제 공간 거리는 상이하다.
도 15는 제 2 단부 핀(28)과 제 3 단부 핀(31) 사이의 연결부(65)의 유형을 설정하는 제 3 이중 핀(214) 또는 U-핀을 도시한다. 따라서, 이중 핀은 거리(71)보다 1개 슬롯만큼 큰 제 3 거리(75)를 연결할 수 있다. 바닥 단부에서, 이중 핀은 각 용접점(227, 221)을 갖는 2개의 굽혀진 핀 풋(63b, 61b)을 갖는다.
도 16은 제 6 단부 핀(28a)과 제 7 단부 핀(31a) 사이의 연결부(67)의 유형을 설정하는 제 4 이중 핀(215) 또는 U-핀을 도시한다. 따라서, 이중 핀은 거리(71)보다 1개 슬롯만큼 작은 제 2 거리(73)를 연결할 수 있다. 바닥 단부에서, 이중 핀은 각 용접점(221, 227)을 갖는 2개의 굽혀진 핀 풋(61b, 63b)을 갖는다.
도 11 내지 도 16에서 다양한 단일 및 이중 핀은 유사한 핀 풋을 갖는다. 연결부(61)는 도 10의 권선 패턴에 따라 핀 풋(61a, 61b)에서 용접점(221, 223)을 함께 용접함으로써 형성된다. 연결부(63)는 도 10의 권선 패턴에 따라 핀 풋(63a, 63b)에서 용접점(225, 227)을 함께 용접함으로써 형성된다.
따라서, 제 1 유형의 연결부(61)는 핀 풋(61a, 61b) 및 용접점(221, 223)을 통해 형성된다. 따라서, 제 3 유형의 연결부(63)는 핀 풋(63a, 63b) 및 용접점(225, 227)을 통해 형성된다.
도 17은 차량(403)을 구동하기 위한 스테이터(1)의 예시적인 실시예와 함께 전기 기계(401), 특히 전기 모터를 포함하는 차량(403), 예를 들어 하이브리드 차량 또는 전기 차량의 예시적인 실시예의 기본도이다. 차량(403)은 또한 전기 기계(401)에 직류 소스로부터 교류를 공급하는 인버터(405)를 포함할 수 있다.
1: 스테이터
2, 21, 22, 23, 24, 25, 31, 32, 33, 34, 35: 핀
5, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98: 슬롯
7: 제 1 단부 면
9: 제 2 단부 면
26, 26a, 28, 28a, 31, 31a, 38, 38a: 단부 핀
41 내지 48: 권선
61: 제 1 유형의 연결부
62: 제 2 유형의 연결부
63: 제 3 유형의 연결부
64: 제 4 유형의 연결부
65: 제 5 유형의 연결부
66: 제 6 유형의 연결부
67: 제 7 유형의 연결부
61a, 61b, 63a, 63b: 핀 풋
71: 제 1 거리
73: 제 2 거리
75: 제 3 거리
401: 전기 기계
81, 87, 101, 107, 111, 117: 입력부
83, 85, 103, 105, 113, 115: 출력부
201: 제 1 코일
202: 제 2 코일
211, 213, 214, 215: 이중 핀
219, 220: 단일 핀
221, 223, 225, 227: 용접점
403: 차량
405: 인버터
L1, L2, L3, L4: 층
M: 스테이터 중심점
2, 21, 22, 23, 24, 25, 31, 32, 33, 34, 35: 핀
5, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98: 슬롯
7: 제 1 단부 면
9: 제 2 단부 면
26, 26a, 28, 28a, 31, 31a, 38, 38a: 단부 핀
41 내지 48: 권선
61: 제 1 유형의 연결부
62: 제 2 유형의 연결부
63: 제 3 유형의 연결부
64: 제 4 유형의 연결부
65: 제 5 유형의 연결부
66: 제 6 유형의 연결부
67: 제 7 유형의 연결부
61a, 61b, 63a, 63b: 핀 풋
71: 제 1 거리
73: 제 2 거리
75: 제 3 거리
401: 전기 기계
81, 87, 101, 107, 111, 117: 입력부
83, 85, 103, 105, 113, 115: 출력부
201: 제 1 코일
202: 제 2 코일
211, 213, 214, 215: 이중 핀
219, 220: 단일 핀
221, 223, 225, 227: 용접점
403: 차량
405: 인버터
L1, L2, L3, L4: 층
M: 스테이터 중심점
Claims (16)
- 전기 기계(401)용 스테이터(1)에 있어서,
- 슬롯(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58)의 스테이터 중심점(M)에서 상이한 거리에 있는 동심원에 배열된 다수의 핀(2, 21, 22, 23, 24, 25)을 포함하며, 각 동심원은 층(L1, L2, L3, L4)을 형성하며,
- 상이한 층(L1, L2, L3, L4)에 있는 4개의 핀(21, 22, 23, 24, 25)은 각각 직렬로 서로 연결되고, 권선(41)을 형성하며,
- 상기 권선(41)의 제 1 핀(21)은 4n-3 층(L1)의 제 1 슬롯(51)에 위치되며, 여기서 n은 자연수이고,
- 상기 권선(41)의 제 2 핀(22)은 4n-2 층(L2)의 제 2 슬롯(52)에 위치되며, 상기 제 2 슬롯(52)은 스테이터(1)의 제 1 원주 방향에서 제 1 슬롯(51)으로부터 제 1 반경방향 거리(71)에 있으며,
- 상기 권선(41)의 제 3 핀(23)은 4n 층(L4)의 제 1 슬롯(51)에 위치되며,
- 상기 권선(41)의 제 4 핀(24)은 4n-1 층(L3)의 제 2 슬롯(52)에 위치되는
스테이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 스테이터(1)는 제 1 단부 면(7) 및 제 2 단부 면(9)을 갖고; 및
- 상기 제 1 핀(21) 및 제 2 핀(22)은 제 1 유형의 연결부(61)에 의해 제 2 단부 면(9)에서 서로 연결되고;
- 상기 제 2 핀(22) 및 제 3 핀(23)은 제 2 유형의 연결부(62)에 의해 제 1 단부 면(7)에서 서로 연결되고;
- 상기 제 3 핀(23) 및 제 4 핀(24)은 제 3 유형의 연결부(63)에 의해 제 2 단부 면(9)에서 서로 연결되고;
- 상기 제 1, 제 2 및 제 3 유형의 연결부는 서로 상이한
스테이터. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스테이터는 적어도 2개의 권선(41, 42, 43, 44)을 갖고, 상기 제 2 슬롯(52, 54, 56) 내의 적어도 제 4 핀(24)은 제 4 유형의 연결부(64)에 의해 제 3 슬롯(53)의 4n-3 층(L1) 내의 제 5 핀(25)에 연결되는
스테이터. - 제 3 항에 있어서,
상기 스테이터(1)는, 스테이터(1)의 전체 원주에 걸쳐 연장되고, 이에 의해 부분-코일을 형성하는 다수의 권선(41, 42, 43, 44)을 갖는
스테이터. - 제 4 항에 있어서,
2개의 부분-코일의 각각의 핀(28, 31)은 제 5 유형의 연결부(65)에 의해 서로 연결되고, 코일(201, 202)을 형성하는
스테이터. - 제 5 항에 있어서,
상기 부분-코일은 6개의 코일을 형성하며, 상이한 위상에 할당되는 2개의 코일이 인접한 슬롯(51 내지 58, 91 내지 98)에 각각 위치되도록 6개의 위상이 이들에 할당되어 있는
스테이터. - 제 5 항에 있어서,
2개의 코일(201, 202)의 핀(26, 26a)의 각각의 입력부(81, 101, 111, 87, 107, 117)는 제 6 유형의 연결부에 의해 서로 연결되어 있는
스테이터. - 제 7 항에 있어서,
2개의 코일(201, 202)의 핀(38, 38a)의 각각의 출력부(83, 103, 113, 85, 105, 115)는 서로 연결되어 있고, 결과적으로 2개의 코일(201, 202)은 병렬로 연결되고, 특히 하나의 위상에 할당되어 있는
스테이터. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 유형의 연결부(62)는 제 2 핀(22, 32) 및 제 3 핀(23, 33)으로 형성되는 제 1 이중 핀(211)을 포함하며, 상기 제 1 이중 핀(211)은 각각의 용접점(221, 225)을 갖는 2개의 내측으로 굽혀진 핀 풋(61b, 63a)을 갖고, 제 1 반경방향 거리(71)를 연결하는
스테이터. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 4 유형의 연결부(64)는 제 4 핀(24, 27, 34) 및 제 5 핀(21, 25, 35)으로 형성되는 제 2 이중 핀(213)을 포함하며, 상기 제 2 이중 핀(213)은 각각의 용접점(221, 227)을 갖는 2개의 외측으로 굽혀진 핀 풋(61a, 63b)을 갖고, 제 1 반경방향 거리(71)를 연결하는
스테이터. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 5 유형의 연결부(65)는 제 2 단부 핀(28) 및 제 3 단부 핀(31)으로 형성되는 제 3 이중 핀(214)을 포함하며, 상기 제 3 이중 핀(214)은 각각의 용접점(227, 221)을 갖는, 반시계방향으로 굽혀진 2개의 핀 풋(63b, 61b)을 갖고, 제 3 반경방향 거리(75)를 연결하는
스테이터. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 7 유형의 연결부(67)는 제 6 단부 핀(28a) 및 제 7 단부 핀(31a)으로 형성되는 제 4 이중 핀(215)을 포함하며, 상기 제 4 이중 핀(215)은 반시계방향으로 굽혀진 2개의 핀 풋(63b, 61b)을 갖고, 제 2 반경방향 거리(73)를 연결하는
스테이터. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
단일 핀(219, 220)은 제 1 단부 핀(26) 또는 제 4 단부 핀(38) 또는 제 5 단부 핀(26a) 또는 제 8 단부 핀(38)을 포함하며, 시계방향으로 굽혀지고 그리고 용접점(223, 225)을 갖는 핀 풋(61a, 63a)을 구비하는
스테이터. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 유형의 연결부(61)는, 제 1 이중 핀(211)의 또는 제 3 이중 핀(214)의 또는 제 4 이중 핀(215)의 핀 풋(61b)에서 제 1 용접점(221)과, 제 2 이중 핀(213)의 또는 단일 핀(219)의 핀 풋(61a)에서 제 2 용접점(223) 사이의 용접된 연결부에 의해 형성되는
스테이터. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 3 유형의 연결부(63)는, 제 1 이중 핀(211)의 또는 단일 핀(220)의 핀 풋(63a)에서 제 3 용접점(225)과, 제 2 이중 핀(213)의 또는 제 3 이중 핀(211)의 또는 제 4 이중 핀(215)의 핀 풋(63b)에서 제 2 용접점(227) 사이의 용접된 연결부에 의해 형성되는
스테이터. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 스테이터(1)를 갖는 전기 기계(401)를 갖는 차량(403).
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