KR20230118066A - 전기 기계의 스테이터 또는 로터의 사이드로부터 돌출하는 적어도 하나의 와인딩 어셈블리의 컨덕터들을 변형하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

각각 적어도 하나의 자유 단부(108, 110)을 가지는, 스테이터 또는 로터(114)의 캐비티들(115)로 삽입된 적어도 하나의 레그(104, 106)와 각각 배열되는 복수의 베이스 컨덕터들을 포함하는, 전기 기계의 스테이터 또는 로터(114)의 사이드로부터 돌출하는 적어도 하나의 와인딩 어셈블리(100)의 컨덕터들을 변형시키기 위한 장치(200). 장치는 자유 단부 부분(108, 110)을 삽입하도록 구성된 적어도 하나의 포켓(204)을 포함하는, 축(X)을 중심으로 회전하도록 구성된 적어도 하나의 비틀림 매트릭스(201)를 포함한다. 장치(200)는 상기 자유 단부(108, 110)의 삽입 사이드 상에서 상기 적어도 하나의 비틀림 매트릭스에 인접하게, 특히 상기 적어도 하나의 포켓(204)에 인접하게 제공되는 방사상 백킹 부재(300)를 포함한다. 방사상 백킹 부재(300)는 상기 스테이터 또는 로터(114)의 상기 사이드로부터 돌출하는 레그(104, 106)의 일 부분을 위한 내부 방사상 백킹 표면(302)를 포함한다.

Description

전기 기계의 스테이터 또는 로터의 사이드로부터 돌출하는 적어도 하나의 와인딩 어셈블리의 컨덕터들을 변형하기 위한 장치 및 방법

본 발명은 전기 기계(electric maschine)의 스테이터(stator) 또는 로터(rotor)의 사이드로부터 돌출하는 컨덕터(conductor)들을 변형하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용접(welding) 사이드 상의 컨덕터 단부들을 비트는 방법에 관한 것이다

발전기 또는 전기 모터와 같은 전기 기계들의 스테이터 또는 로터를 위한 전기 로드 컨덕터들의 와인딩 세트들을 생성하는 것이 알려져 있다.

이러한 유형의 와인딩에서, 전기 로드 컨덕터들은 와인딩 요소를 형성하고, 이는 일련의 단계들로 형성되며, 다른 것들과 함께 스테이터 또는 로터에 삽입되어 이러한 요소들의 단부들이 미리 결정된 와인딩 패턴을 형성하도록 함께 용접될 수 있고, 이들은 전기 로드 와인딩이라고 불릴 수도 있다.

특정 유형의 전기 로드 컨덕터들은 그들의 초기 형태로 인해 기술 전문 용어로 “헤어핀들(hairpins)”이라고 종종 지칭된다. 이하에서, 단순함을 위해 용어 “헤어핀”이 사용할 것이다.

아래에서 용어 단자들로도 지칭될 수 있는 두개의 레그(leg)들 또는 단부들을 포함하는 헤어핀들은 전기 기계의 스테이터 또는 로터에 조립되어 원형(circulat) 세트를 형성하고, 이는 일반적으로 “와인딩 세트”라는 용어로 정의된다. 따라서, 로드 와인딩은 필요한 작동의 유형에 따라, 헤어핀들이 미리 결정된 패턴에 따라 서로 전기적으로 연결된 하나 이상의 서로 동심원(concentric)인 세트들을 포함할 수 있다.

방사상의 자속을 갖는 전기 기계의 스테이터 또는 로터는 실질적으로 두개의 평평한 표면들과 두개의 원통형 표면들을 가지는 링으로써, 전기 기계의 로터의 회전 축에 대해 평행한 2개의 평면에 수직한 발전기들을 가진다. 이하, 반경, 둘레 및 축 방향은 달리 특정되지 않는 한, 후자의 축을 의미한다. 두개의 원통형 표면 중 하나는, 적어도 부분적으로 전기 기계의 공극에 인접하고, 이는 상기 스테이터 또는 로터가 속하고 와인딩의 직선 부분들이 수용되는(housed) 그루브의 그룹을 정의한다. 두개의 평평한 표면은 삽입 표면 또는 사이드와, 비틀림 사이드라고도 지칭되는, 삽입 사이드에 반대되는 표면 또는 사이드로 나눠진다. 코어로부터 돌출하는 와인딩의 부분들은 헤더라고 지칭된다. 컨덕터들의 자유 부분들의 단부들은 삽입 헤드에 반대되는 사이드로부터 돌출하는 헤더에 속하며, 대부분은 삽입 및 용접 후에 비틀림이 이루어진다. 와인딩에 브릿지-등의 방식으로 연결된 돌출 부분들이 존재하는 경우, 이들은 삽입 사이드로부터 돌출하는 헤더에 속한다. 자유롭거나(free) 또는 브릿지-등의 방식으로 연결된, 삽입 사이드로부터 돌출하는 부분들은 이하에서 삽입 사이드로부터의 부분들로 표시된다.

그루브 및 인접한 그루브 사이의 스테이터 또는 로터 코어 영역은 톱니(tooth)로 지칭된다. 톱니들의 개수는 그루브들의 개수와 동일하다. 또한, 각각의 그루브의 일부분을 정의하고 기계의 공극에 있는 그루브 오프닝에 반대 사이드에 위치하는 코어의 톱니의 연결 부위는 요크라고 지칭된다.

그루브는 로드 컨덕터의 레그가 배치될 수 있는 각각의 위치들의 매트릭스로 분할될 수 있다. 그루브들의 동일한 반경 위치에 수용된 컨덕터들은 소위 와인딩 레이어를 정의한다.

다시 말하면, “레이어”라는 용어는 단자들 또는 레그들의 환형(annual) 어레이를 표시하고, 각 세트는 내부 레이어 및 외부 레이어의 두 레이어들을 포함한다.

헤어핀들의 단면은, 예를 들어, 원형, 직사각형 또는 정사각형일 수 있다. 특히, 직사각형 또는 정사각형 단면은 둥근 에지들을 가지는 실질적으로 직사각형 또는 정사각형인 단면들을 의미한다. 다른 유형의 단면들, 예를 들어, 앞선 직사각형 섹션에서와 같이 에지들이 둥근 사다리꼴(trapezoidal)-형태의 단면들도 있다. 헤어핀들의 단면은 그 자체로 당업자에게 알려져 있으며, 이는 그들이 더 설명되지 않는 이유이다.

알려진 헤어핀 형성 공정은 기본적으로, 사전-성형단계, 삽입-사이드 비틀림 단계(또는, 삽입-전 비틀림 단계) 및, 용접-사이드 비틀림 단계(또는, 삽입-후 비틀림 단계)의, 3개의 주요 단계들을 수반한다.

사전-성형 단계는 “U-“ 또는 “P-“ 형태를 얻는 방법으로, 직선 로드의 초기 구부러짐을 수반한다. 형성 방법 및 각각의 장치의 예는 미국 특허 US7,480,987에 설명된다.

이 첫번째 단계에서, 헤어핀은 동일한 길이(“U”-형태) 또는 상이한 길이(“P” 형태)를 가지고, 나란히 하나의 단부에서 연결되는 두 레그들을 포함한다. 실제로, 이러한 사전형성은 얻어지는 헤어핀과 유사한 와인딩 요소를 제공하고, 이 용어는 이후에 인접하지 않은 레그들이 있는 컨덕터들로 확장된다. 따라서, 헤어핀의 각각의 레그는 연결된 단부의 반대쪽에 자유 단부가 있다. 각각의 자유 단부에는 헤어핀을 형성하는데 사용되는 컨덕터들의 절단으로 인해 실질적으로 컨덕터 자체를 가로지르는 면인, 단부면이 제공된다.

사전-형성된 헤어핀의 예가 도 1에 도시되며, 여기에는 두개의 레그들(104, 106) 및, 연결 부분(112)을 가지는 평평한 U-자형 헤어핀(102)이 도시된다.

사전-형성된 헤어핀은 이후 삽입 사이드로부터 소위 비틀림(twisting)을 받게 되며, 이 단계를 통해 헤어핀의 레그들은 실질적으로 서로에 대해 펼쳐진다. 이와 관련하여, 상호 회전할 수 있는 동심원의 롤러들을 제공하는 삽입 사이드의 비틀림 장치가 사용된다. 헤어핀들의 레그들이 삽입될 수 있는 롤러들의 회전 축에 실질적으로 평행한 연장부를 가지는 포켓들 또는 캐비티들이 각각의 가이드 롤러 상에 제공된다. 헤어핀은 하나의 레그가 제1롤러의 캐비티에 삽입되고 다른 레그가 반경 방향에 인접한 제2롤러의 캐비티에 삽입된다.

2개의 동심원인 롤러들 사이의 상대적인 회전은 연결 부분의 퍼짐을 야기하며, 이는 헤어핀이 전기 기계의 스테이터 또는 로터에 마운트될 때 헤어핀을 수용하는(house) 두개의 스테이터 또는 로터 그루브들 사이의 각도 거리와 실질적으로 동일할 것이다.

도 2는 삽입 사이드에서 비틀린 후에 헤어핀의 구성의 예를 도시한다. 도면에서, 연결 부분(112)이 헤어핀의 내측(medial) 표면(헤어핀의 내부를 통과하고 두 레그들을 포함하는 표면)에 대해 컨덕터의 단면이 180도 회전하는 구역(zone)을 그 상단에 가진다는 점을 주목할 가치가 있다.

삽입 사이드 상의 비틀림 방법은 그 자체로 당업자에게 알려져 있고(예: 미국 특허 7,805,825로부터), 이는 본 개시의 구체적인 목적이 아니므로 더 이상 설명하지 않는다.

스테이터에 삽입되기 전에 와인딩 어셈블리를 생성하기 위해 삽입 사이드로부터 비틀림이 적용된다.

헤어핀은 또한 몰딩에 의해, 즉 “펀치 다이” 유형 시스템의 콘트라스트에 대해 눌려진 직선 컨덕터로부터 얻어질 수 있다. 몰딩된 헤어핀의 단면은 헤어핀의 중앙(median) 표면에 대해 실질적으로 회전하지 않는다.

종래 기술에는: 소위 “I-핀들”, W 형태를 가지는 컨덕터들(“W-형태 컨덕터들”) 및, 연선(strained) 헤어핀들(“stranded”)의 다른 유형의 헤어핀들이 있다.

I-핀 유형 헤어핀들은, U-자형으로 구부러져지지 않은 헤어핀으로, 그 이름에서 유추할 수 있듯이 “I”자형 또는 실질적으로 “I”자형이다. 따라서, 이러한 유형의 컨덕터는 전기 기계의 로터 또는 스테이터의 서로 다른 사이드들에서 돌출하는 두개의 다리 부분들을 가진다.

이하, 본 개시에서, 베이스 컨덕터는 로터 또는 스테이터에 삽입될 준비가 된 컨덕터이다.

와인딩 어셈블리는, 예를 들어, 한 사이드에 연결 부분들을 갖고, 다른 사이드에 레그들, 특히, 자유 단부를 갖고, 상호 평행한 베이스 컨덕터들의 그룹을 포함할 수 있음으로써, 그들이 예를 들어, 스테이터 코어의 대응하는 그루브들에 삽입될 수 있게 한다.

다른 구성들에서, 예를 들어, I-핀의 경우에 연결 부분들을 가지지 않는 와인딩이 있을 수 있거나, 또는 동일한 사이드 상에 연결 부분들 및 자유 단부들이 있는 와인딩들이 있을 수 있다.

전형적으로, 예를 들어 스테이터 코어로부터 돌출하는 베이스 컨덕터들의 레그들의 자유 단부들은, 이전의 것들과 비교하여, 다른 유형의 비틀림을 받게 되는데, 대응하는 장치에 수행되는 “용접 사이드로부터의 비틀림” 또는 “삽입-후 비틀림”이라고 지칭된다. 도 3은 용접 사이드 상에서 비틀림을 받은 후의 베이스 컨덕터의 예를 도시한다.

비틀림의 주 목적은, 처음에는 상이한 둘레에 있지만 서로 떨어져 있는 두 반경 방향들로 레그들의 두 자유 단부들을 모으는 것이다.

단부들 사이의 접근은, 예를 들어, 베이스 요소들의 레그들의 자유 단부들의 각 레이어를 그러한 레이어에 전용된 비틀림 링의 각각의 시트들(seats) 또는 그루브들에 삽입함으로써 달성된다. 서로 동심원인 비틀림 링들은, 하나를 다른 것에 대해 회전시킴으로써, 단부들의 접근을 결정한다.

예를 들어, 접근되는 두 단부들의 그루브-내 수용(housed) 부분들 사이의 거리에 대한 단위(unit)로서 상기 부분들 사이의 그루브의 수를 사용하여, 6개의 그루브들의 거리를 가정하면, 한 방향으로 링들 중 3개의 그루브들과 반대 방향으로 다른 링의 홈 중 3개를 회전시킴으로써 달성될 수 있다.

따라서, 베이스 컨덕터들은 에를 들어, 스테이터의 대응하는 홈 내에 나머지(remaining) 제1레그 부분, 스테이터 코어의 주 축에 대해 각각의 링의 회전 방향으로 경사진 부분, 스테이터 코어의 주 축에 실질적으로 평행하지만 제1레그 부분에 대해 반경 방향이 상이한 단부를 포함한다.

예를 들어, 미국 특허 US9,215,000에는 용접 사이드 상의 비틀림 방법 및 장치의 예가 설명된다. 특히, 동일한 링에 삽입된 단부의 차별화된(differentiated) 비틀림을 얻을 수 있게 하는 비틀림 장치가 설명된다. 차별화된 비틀림은, 예를 들어, 그루브를 포함하는 링 부분이 링 자체의 둘레를 따라 이동 가능하게 제공함으로써 달성된다. 이동성(mobility)은, 일단 링이 회전되면, 이동 가능한 부분이 링 구조의 나머지(remaining) 부분에 닿을 때까지, 이동 가능한 링의 그루브에 삽입된 베이스 컨덕터의 단부가 비틀리는데 딜레이를 가진다는 것을 의미한다.

그러나, 베이스 컨덕터들의 단부들을 용접하는 방법은, 그들이 서로 매우 가깝기 때문에, 로더 와인딩들을 얻는 방법에 의해 매우 섬세한 단계이다.

실제로, 베이스 요소들의 단부들의 근접성이 바람직한 특징이지만, 이는 용접공정에서 복잡한 경우가 많다. 예를 들어, 용접이 오직 두 단부들 사이에서만 이루어져야 하는 경우, 이 단계는 바로 인접한 단부를 포함하지 않도록 매우 정확해야 한다.

또한, 단부들의 접근성으로 인해, 비록 고립된 경우이긴 하지만, 단자들의 쌍 사이에 전기 아크(arcs)와 같은 전기적 현상이 가능하다.

다시, 종래 기술에 따른 비틀림 장치를 이용하여, 각각의 스테이터(또는 로터) 그루브에 수용되는 컨덕터들의 개수가 많으면, 서로 근접한 컨덕터들 및 방사형으로 이격된 벽들에 의해 벽으로 대체 분리되는 비틀림 장치의 각각의 캐비티들 사이에 오정렬(misalignment)이 있다.

또한, 레그들 사이의 반경방향 근접성은 동일한 세트의 레이어들 사이의 절연 링들의 삽입을 방지한다.

이러한 단점을 극복하기 위해, 비틀림 링 자체의 축을 향하거나 또는 멀어지는 반경 방향을 따라 이동 가능한 적어도 하나의 포켓 요소를 포함하는 비틀림 링을 사용하는 것이 알려져 있다. 이러한 유형의 장치는 WO2020058842A1에 나타난다.

이러한 유형의 장치에서, 반경 방향으로 이동 가능한 컨덕터들의 동일한 레이어들에 관련된 포켓 요소가 배열된다.

다시 말해, 이 장치의 전형적인 작동은 실제 비틀림 단계 전 및/또는 동안, 컨덕터들의 레이어를 펼치는 단계를 제공한다.

이러한 방법이 효과적이기 위해서 컨덕터, 포켓에 삽입된 부분뿐만 아니라 포켓에 삽입되지 않고 포켓 바로 외부에 있는 컨덕터의 부분에 대한 정확한 가이드가 보장되어야 한다.

따라서, 종래 기술은 널리 사용되지만, 단점이 없는 것은 아니다.

실제로, 이는 포켓 외부의 컨덕터들의 부분이 변형되는 동안 주어진 위치를 유지하게 하는 가이드 시스템을 결여한다.

따라서, 종래 기술과 관련하여 앞서 언급한 단점들 및 한계를 적어도 부분적으로 해결할 필요가 있다.

그러므로, 구부러짐 단계 동안 컨덕터들의 자유 단부가 보다 정확하게 가이드될 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공할 필요가 있다.

또한, 컨덕터들의 표면 코팅의 무결성(integrity)에 영향을 미칠 수 있는 컨덕터의 단부에 위치한 응력(stress)을 감소시킬 수 있게 하는 장치 및 방법을 제공할 필요가 있다.

더욱이, 스테이터 축에서 보았을 때, 그 변형 동안 및 그 이 후에, 미리 결정된 치수의 원(circle) 외부로 비틀림을 받는 컨덕터의 전부 또는 일부를 유지할 수 있는 장치에 대한 필요성이 있다. 예를 들어, 특정한 경우에, 문제가 되는 원은 장치 축 또는 스테이터 축에 수직한 평면에 놓여 있고 그들의 그루브 내 위치에서 비틀림을 받는 컨덕터들의 내부 면에 실질적으로 접하는 것으로 식별된다. 이는 인접한 레이어들의 컨덕터들의 삽입 완료에 대해 장애물이 되는 컨덕터들의 구부러짐(bent)를 방지하거나 인접한 레이어들에 속하는 비틀리는 컨덕터들 사이의 절연에 대한 응력을 감소시키기 위한 것이다.

이러한 요구들은 청구항 제1항에 따른 전기 기계의 스테이터 또는 로터의 한 사이드로부터 돌출하는 컨덕터들을 변형시키기 위한 장치 및, 청구항 제14항에 다른 전기 기계의 스테이터 또는 로터의 한 사이드로부터 돌출하는 컨덕터들을 변형시키기 위한 방법에 의해 부분적으로 충족된다.

본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 비-제한적인 예에 의해 제공된 그의 바람직한 실시 예들에 대한 아래의 설명으로부터 더욱 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 미리 형성된 편평한 U-자형 헤어핀의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 종래 기술에 따른 헤어핀의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 종래 기술에 따른 용접 사이드 상에 비틀림 방법 후의 도 2의 헤어핀의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 제1작동 조건에서, 가능한 실시 예에 대한 메커니즘의 일부 실시 예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 다른 작동 조건에서, 도 4의 메커니즘을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 구성요소의 가능한 대안적인 실시 예의 정면 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 구성요소의 가능한 실시 예의 저면 사시도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 구성요소의 가능한 대안적인 실시 예의 정면 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 구성요소의 가능한 실시 예의 하부로부터의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 장치의 구성요소의 가능한 대안적인 실시 예의 평면 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 장치의 일부분에 대한 가능한 실시 예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 단계에서 전기 기계의 스테이터/로터에 대해 위치된(positioned) 도 11의 장치의 일부를 개략적으로 도시한다.
도 13은 본 발명의 가능한 실시 예에 따른 장치의 일부의 확대된 부분에 대한 저면 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 14는 본 발명에 따른 장치의 가능한 대안적인 실시 예의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 15 내지 18은 다양한 작동 구성들에서 본 발명에 따른 장치의 가능한 실시 예의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 19는 본 발명에 따른 장치의 가능한 실시 예의 확대된 부분을 개략적으로 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 장치의 일부에 대한 정면 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 21은 가능한 사용 모드에서 본 발명의 실시 예에 따른 장치의 일부의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 22는 가능한 사용 모드에서 본 발명의 실시 예에 따른 장치의 일부의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 장치의 구성요소의 평면도를 개략적으로 도시한다.
설명된 실시 예들에서 공통되는 요소들 또는 부위들은 이하 동일한 참조 부호를 사용하여 표시될 것이다.

도 15는 전기 기계의 스테이터 또는 로터(114)의 사이드로부터 돌출하는, 적어도 하나의 와인딩 어셈블리(100)의 컨덕터들(102)를 변형하기 위한, 참조 부호 200으로 표시된, 장치를 도시한다.

적어도 하나의 와이딩 어셈블리(100)는, 스테이터 또는 로터(114)의 캐비티(cavity)들(115)에 삽입된 적어도 하나의 레그(104, 106)를 포함하는 복수의 베이스 컨덕터들(102)를 포함하고, 각각은 적어도 하나의 자유 단부(108, 110)를 가진다.

장치(200)는 자유 단부(108, 110)의 삽입에 적합한 적어도 하나의 포켓(pocket)(204)를 포함하는, 축(X)를 중심으로 회전하도록 구성된 적어도 하나의 비틀림 매트릭스(matrix)(201)를 포함한다.

또한, 장치(200)는 자유 단부(108, 110)의 삽입(insertion) 사이드 상에서, 적어도 하나의 비틀림 매트릭스(201)에 인접하게, 특히 적어도 하나의 포켓(204)에 인접하게 배열되는 방사상 백킹 부재(300)를 포함한다. 방사상 백킹 부재(300)는 전기 기계의 스테이터 또는 로터(114)의 사이드로부터 돌출하는 레그(104, 106)의 일 부분을 위한 내부 방사상 백킹 표면(302)을 포함한다.

특히, 내부 방사상 백킹 표면(302)은 비틀림 매트릭스(201)의 축(X) 및 그것이 작용하는 레그 부분(104, 106) 사이에 배열될 수 있따.

비틀림 단계 동안, 동일한 사이드의 돌출 컨덕터들(102)은 코일의 와인딩을 형성하기 위해 서로를 향해 구부러진다. 이 단계에서, 방사상 백킹 부재(300)는 비틀림 포켓 외부에 남아 있는 부분 및 특히 포켓 및 스테이터 또는 로터 사이의 컨덕터 부분에 대한 내부(internal) 백킹 표면으로서 작용한다.

예를 들어, 비틀림이 두개의 동심원이고 인접한 레이어들을 동 시점에 수반하고, 이들을 반대되는 접선 방향으로 구부리는 경우, 축(X)에서 볼 때 비틀림을 받는 컨덕터들은 점유된 그루브-내 위치에서 시작하여 예를 들어, 와인딩의 내부를 향하여 바람직하지 않은 구부러짐(bend)을 생성하지 않고, 자유 단부(108 또는 110)에 의해 점유된 위치를 향해 확장되는 둘레 또는 나선형을 따라 배열된다.

이러한 이유로, 비틀림 포켓(204) 외부의 나머지 부분에서 동일한 레이어의 컨덕터들은 포켓(204) 자체에 의해 작동되는 변형에 대한 반작용을 방사상 백킹 부재(300)에서 찾는다. 이러한 대비 동작은, 예를 들어, 굽힘 지점에서 컨덕터를 소성 변형(plastic deformation)시키는 것을 가능하게 할 수 있고, 그에 따라 이후에 설명되는 것과 같이 헤드 높이를 감소시킬 수 있다.

가능한 실시 예에 따르면, 방사상 백킹 부재(300)는 축(X)를 중심으로 회전할 수 있다. 유리하게는, 방사상 백킹 부재(300)는 비틀림 매트릭스(201)에 대해 동시에 회전할 수 있다.

따라서, 방사상 백킹 부재(300)는 비틀림 동안, 컨덕터(102)의 표면 및 방사상 백킹 부재(300)의 표면 사이의 슬라이딩 없이, 레그 부분(104, 106)을 따를 수 있다.

가능한 대안적인 실시 예에 따르면, 방사상 백킹 부재(300)는 적어도 하나의 비틀림 매트릭스(201)와 상이한 속도로 회전할 수 있다.

그러나, 컨덕터들과 접촉하도록 의도된 방사상 백킹 부재(300)의 표면은 그와 접촉하는 컨덕터들의 절연 코팅에 대한 응력을 최소화하는 것과 같은 표면 처리를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 표면 처리의 가능한 예들은, 철저한(thorough) 연마(polishing), 마찰-방지 처리 및, 특수한 표면의 마감 처리가 될 수 있다.

가능한 실시 예에 따르면, 내부 방사상 백킹 표면(302)는 축(X)에 대해 원통형 연장부를 가질 수 있다. 다시 말하면, 전기 기계의 스테이터 또는 로터(114)의 사이드로부터 돌출하는 레그(104, 106)의 일 부분에 접촉하는데 사용되는 내부 방사상 백킹 표면(302)은 축(X)에 실질적으로 평행할 수 있다.

가능한 대안적인 실시 예에서, 내부 방사상 백킹 표면(302)은 원추형(conical) 연장부를 가질 수 있다. 다시 말하면, 이 경우에, 레그(104, 106)의 일 부분에 접촉하도록 의도된 내부 방사상 백킹 표면(302)은 비틀림 매트릭스(201) 쪽으로 넓어지고 스테이터 또는 로터 쪽으로 좁아지도록 경사진다.

가능한 추가 실시 예에서, 내부 방사상 백킹 표면은 원추형 원장부를 가질 수 있다. 다시 말하면, 종방향(longitudinal) 평면으로 얻어진 이러한 표면의 섹션 트레이스(trace)는 미리 결정된 외부 곡률을 가질 수 있다.

이 개시에서, 내부 방사상 백킹 표면(302)의 “연장부”는 레그 부분(104, 106)에 작용하는 백킹 표면의 축(X)을 포함하는 평면에 따른 섹션의 트레이스를 의미한다.

내부 방사상 백킹 표면(302)은 방사상 백킹 부재(300)의 전체 주변 둘레를 따라 연속적인 연장부를 가질 수 있다.

대안적으로, 도 23에 도시된 예에서 볼 수 있는 바와 같이, 방사상 백킹 부재(300)는 바디(304)와 바디(304)로부터 돌출하는 복수의 톱니들(306)을 포함할 수 있어서, 방사상 백킹 표면(302)이 톱니들(306) 상에 배열되게 한다.

그루브는 각각의 톱니 사이에 제공될 수 있다. 이 경우, 각각의 톱니(306)는 두 그루브들(308) 사이에서 돌출한다.

가능한 실시 예에서, 톱니들(306)은 바디에 대해 고정될 수 있어서, 예를 들어, 전체(whole)를 형성할 수 있다.

가능한 대안적인 실시 예에 따르면, 방사상 백킹 부재(300)는 이동 수단(310)을 통해 축(X)에 대해 반경 방향으로 이동 가능한 적어도 하나의 톱니(306)를 포함할 수 있다. 방사상 백킹 표면(302)는 적어도 하나의 톱니(306) 상에 제공된다.

이 경우, 적어도 하나의 톱니(306)는 최소 반경 치수를 정의하는 후퇴(retracted) 위치 및, 최대 반경 치수를 정의하는 추출(extracted) 위치 사이에서 이동 가능하다.

가능한 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 톱니(306)는 바디(304)에서 획득된 각각의 방사상(radial) 시트(312) 내에서 이동한다.

가능한 실시 예에 따르면, 이동 수단(310)은 캠 유형일 수 있다. 특히, 이동 수단(310)은 축(X)을 따라 제어 슬리브(314)의 회전 또는 움직임을 이용(exploit)할 수 있다.

가능한 실시 예에 따르면, 이동 수단(310)는 다음을 포함할 수 있다:

- 제1플레이트(316)로서, 제1플레이트(316) 자체에 대해 축방향(axial) 및 원주방향(circumferential) 움직임을 적어도 부분적으로 제한하도록 구성된, 적어도 하나의 반경 방향으로 이동 가능한 톱니(306)를 위한 적어도 하나의 방사상 시트(312)와 제공된, 축(X)에 수직하게 놓이는 제1플레이트(316);

- 제1플레이트(316)에 대해 상대적으로 이동함으로써, 적어도 하나의 톱니(306)의 반경 방향 움직임을 야기하는, 축(X)에 수직하게 놓이는 제2플레이트(318).

본 개시에서, 요소를 표시하기 위해 사용되는 용어 “평평한(flat)”은 바람직하게는 원형의 주변 풋프린트(footprint)를 가지는, 제3치수에 대해 두개의 주요 치수들로 연장되는 요소를 의미하고, 이는 복수의 요소들로 구성될 수도 있다.

도 11은 제1플레이트(316) 및 제2플레이트(318)를 포함하는 이동 수단(310)의 가능한 실시 예를 도시한다.

가능한 실시 예에 따르면, 이동 수단(310)은 수평 캠 시스템을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 6 내지 10에는 실시예가 도시된다.

수평 캠-구동 이동 수단(310)은 다음을 포함할 수 있다:

- 제1플레이트로써, 제1플레이트(316) 자체에 대한 축방향 및 원주방향 움직임을 적어도 부분적으로 제한하도록 구성된, 적어도 하나의 반경 방향으로 이동 가능한 톱니(306)를 위한 적어도 하나의 방사상 시트(312)와 제공된, 축(X)에 수직하게 놓이는 제1플레이트(316);

- 제1플레이트(316)에 대해 상대적으로 이동함으로써, 적어도 하나의 톱니(306)의 반경방향 움직임을 야기하는, 축(X)에 수직하게 놓이는 제2플레이트(318);

- 제2플레이트(318) 상에 배열되는, 각각의 톱니(306)에 대해 축(X)에 수직한 평면에서 연장하는 슬롯(320);

- 적어도 하나의 핀(322)으로서, 축(X)에 실질적으로 평행한 연장부를 가지고, 사용시 제2플레이트(318)를 마주보는 각각의 톱니(306)의 일 단부에 제공되고, 핀(322)이 각각의 수평 슬롯(320)에 의해 가이드 되고 슬라이드 하도록 구성되는 적어도 하나의 핀(322). 핀들은 장치의 축(X)에 평행한 방향을 가진다.

도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 슬롯(320)은 바람직하게 커브드진 연장부를 가질 수 있다.

이 실시 예에서, 제1플레이트(316) 및 제2플레이트(318)은 각각 제1슬리브(324) 및 제2 제어 슬리브(314)에 연결된다.

가능한 실시 예에 따르면, 수평 캠 이동 수단(310)은 제한 스톱(limit stop)(315)를 포함할 수 있다. 제한 스톱(315)는 제1플레이트의 사이드 표면에 제공된 적어도 하나의 방사상 돌출부(319), 및 제2플레이트(318)에 배열된 대응하는 슬라이딩 시트(321)를 포함할 수 있다.

이러한 유형의 실시 예가 도 7에 도시된다.

가능한 실시 예에 따르면, 제한 스톱(315)는 8개의 방사상 돌출부들(319) 및 대응하는 8개의 슬라이딩 시트(321)를 포함할 수 있다.

횡방향(transverse) 평면에서, 방사상 돌출부(319)는 대응하는 슬라이딩 시트(321)과 같이, 실질적으로 사다리꼴의 형태일 수 있어서, 제한 스톱에서 각각의 경사면(oblique side)의 맞물림이 존재할 수 있다.

적어도 하나의 톱니(306)가 제1플레이트(316)에 배열된 각각의 방사상 시트(첨부 도면에 미도시됨) 내에 있기 때문에, 제1슬리브(324) 및 제어 슬리브(314) 사이의 상대적인 회전은 적어도 하나의 톱니(306) 상에 배열된 적어도 하나의 핀(322)이 슬라이드 하게 하여, 톱니(306)가 회전 방향에 따라 반경 외측 또는 내측으로 이동 가능하게 한다.

가능한 대안적인 실시 예에 따르면, 이동 수단(310)은 수직 캠 시스템을 포함할 수 있다.

이러한 유형의 실시 예는 예를 들어, 도 11 내지 13에 도시되고, 도 4 및 5에 도해적으로 도시된다.

수직 캠 이동 수단(310)은 아래를 포함할 수 있다:

- 제1플레이트(316)로써, 제1플레이트(316) 자체에 대해 축방향 및 원주 방향 움직임을 적어도 부분적으로 제한하도록 구성된, 적어도 하나의 반경 방향으로 이동 가능한 톱니(306)를 위한 적어도 하나의 방사상 시트(312)와 제공된, 축(X)에 수직하게 놓이는 제1플레이트(316);

- 제1플레이트(316)에 대해 상대적으로 이동함으로써, 적어도 하나의 톱니(306)의 반경 방향 움직임을 결정하는, 축(X)에 수직하게 놓이는 제2플레이트(318)로서, 플레이트에는 각각의 톱니(306)가 그의 지지 부분(308)과 부분적으로 삽입되는, 각각의 톱니(306)에 대응하는 방사상 그루브(328)가 더 제공되는, 제2플레이트(328);

- 축(X)에 대해 경사지는, 각각의 톱니(306)의 각각의 지지부분(307)에 제공되는 수직 슬롯(326); 및

- 축(X)에 실질적으로 수직하게 연장하고 반경 방향에 수직으로 교차하는 대응하는 방사상 그루브(328) 내부에 제공되며, 수직 슬롯(326) 내부로 슬라이드 하도록 구성되는 적어도 하나의 수평 핀(330).

다시 이 실시 예에서, 제1플레이트(316) 및 제2플레이트(318)은 각각 제1슬리브(324) 및 제어 슬리브(314)에 연결된다.

적어도 하나의 톱니(306)가 제1플레이트(316)에 배열된 각각의 방사상 시트(312) 내에 있기 때문에, 제1슬리브(324) 및 제어 슬리브(314) 사이의 상대 회전은 적어도 하나의 방사상 그루브(328) 상에 배열된 적어도 하나의 핀(330)의 슬라이딩을 야기하여, 톱니(306)가 상대 방향 병진에 따라 반경 바깥쪽 또는 안쪽으로 이동할 수 있게 한다.

예를 들어, 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 수직 슬롯(325)은 제1플레이트(315)에 가까운 축(X)으로부터 더 큰 거리를 가지고, 제2플레이트(318)에 가까운 축(X)으로부터 더 작은 거리를 가지도록 틸팅될 수 있다. 이 유형의 실시 예는 도 4 및 도 5에 도해적으로 도시된다.

이 경우, 제1플레이트(316)을 제2플레이트(318) 쪽으로 이동시킴으로써, 적어도 하나의 톱니가 제1플레이트(316) 내에 떨어진다. 대신에, 제1플레이트(316)를 제2플레이트(318)로부터 멀리 이동시킴으로써, 적어도 하나의 톱니가 추출 위치 쪽으로 나온다.

이 실시 예는 수직 캠의 실시 예가 상이할 수도 있기 때문에, 오직 예시일 뿐이다. 예를 들어, 수직 슬롯(326)은 반대일 수 있는데, 즉, 수직 슬롯(326)이 제1플레이트(316)에 가까운 축(X)으로부터 더 작은 거리를 갖고 제2플레이트(318)에 가까운 축(X)으로부터 더 큰 거리를 가지도록 축(X)에 대해 경사질 수 있다.

이 경우, 제1플레이트(316)를 제2플레이트(318)로부터 멀리 이동시킴으로써, 적어도 하나의 톱니가 제1플레이트(316) 내로 떨어진다. 대신에, 제1플레이트(316)을 제2플레이트(318)로 이동시킴으로써 적어도 하나의 톱니가 추출 위치로 나올 수 있다.

가능한 대안적인 실시 예에 따르면, 첨부된 도면에는 도시되어 있지 않지만, 제2플레이트(318) 또는 태핏(tappet)지지 요소는 방사형(radial) 패턴으로 배열된 여러 동일한 부분들(parts)로 구성될 수 있고, 각각 톱니(306)를 구동하는 하나 이상의 핀들을 지지한다. 예를 들어, 부분들(parts)은 고유한 구조(플레이트, 슬리브 등)으로 연결/지지될 수 있다.

가능한 실시 예에 따르면, 슬리브(314, 224)의 환형 표면들에는 슬리브의 원형 움직임을 구동하기 위한 톱니가 제공될 수 있다.

도 12는 방사상 백킹 부재(300)가 작용할 와인딩 어셈블리(100)에 가깝게 위치되는, 본 발명에 따른 장치를 도시한다. 이미지에서, 와인딩 세트들(100)은 스테이터(114)의 캐비티들(115)에 부분적으로 삽입되고 스테이터 코어의 비틀림 사이드로부터 완전히 나오지 않는다. 이 경우, 방사상 백킹 부재(300)의 톱니(306)는 후퇴 위치에 있거나, 적어도 하나의 와인딩 세트(100)의 완전한 삽입을 위한 공간을 비우기 위해 그루브들(115)로부터 각을 이루며 오프셋되어야 한다.

도 13 내지 도 17은 장치(200)가 반경 방향으로 이동 가능한 요소들(203) 상에 적어도 하나의 포켓(204)과 배열된 비틀림 매트릭스(201)를 포함하는 예를 도시한다. 도시된 특정 실시 예에서, 모든 포켓들(204)은 반경 방향으로 이동 가능한 요소들(203) 상에 배열된다.

도 15에 도시된 실시 예를 참조하면, 제1플레이트(316)은 스테이터(114)의 지지 구조(333)에 의해 스테이터(114)와 통합될 수 있다.

첨부된 도면에 도시되지 않은 대안적인 실시 예에서, 제1플레이트는 방사상 백킹 부재(300)의 축(X)을 따르는 움직임을 실현하며, 축(X) 방향으로 이동할 수 있다.

도 15에서, 외부 세트(100)가 비틀림 매트릭스(201)의 포켓들(204) 내로 자유 단부(108, 110)의 삽입까지 삽입되었고, 방사상 백킹 부재(300)의 톱니들(306)이 컨덕터들(102)의 돌출 부분들에 근접하게 취해진다는 점에 주목할 가치가 있다.

도 16은 도 15에 도시된 것 이후의 순간을 도시한다. 이 경우, 비틀림이 시작되고 톱니들(306)은 톱니들에 접촉하는 컨덕터들에 의해 인가되는 힘에 반응에 따라 작용한다. 보다 상세하게, 톱니들(306)은, 비틀림 매트릭스(201)가 바깥쪽으로 시프트(shift)되었기 때문에 이전 상황에 비해 바깥쪽으로 시프트된다.

도 17은 톱니들(306)이 컨덕터들의 바깥쪽 이동을 추가로 따르는 상세한 사항을 도시한다.

가장 안쪽 세트의 컨덕터들이 톱니들 자체에 의해 수직으로 미끄러지는 것이 방지된다는 점을 주목할 가치가 있다.

동일한 작동 모드가 도 22에도 도시된다.

다시 말하면, 가능한 실시 예에 따르면, 방사상 백킹 부재(300)는 주어진 컨덕터들의 세트가 수직으로 이동하는(running) 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.

가능한 실시 예에 따르면, 방사상 백킹 부재(300)는 비틀림 매트릭스의 포켓들로 컨덕터들이 삽입되는 동안 가이드로서 사용될 수 있다.

실제로, 도 22는 가장 비틀림 매트릭스의 각각의 포켓들을 향하는 가장 바깥쪽 레이어의 일부 컨덕터들의 삽입 단부에서 방사상 백킹 부재의 위치를 도시한다. 실질적으로, 포켓들로 컨덕터들이 진입하는 것(entry)은 컨덕터들이 반경 내측으로 이동할 수 없도록 컨덕터들을 안내하는 방사상 백킹 부재에 의해 용이 해진다.

가능한 실시 예에 따르면, 컨덕터들의 푸싱은 삽입 사이드로부터 다시 시작하여(resume) 비틀림 사이드로부터 완전히 나오는 것(emerging)을 결정할 수 있다. 포켓들은 이러한 움직임을 수반할 수 있는 반면, 방사상 백킹 부재는 가장 안쪽 세트들의 컨덕터들의 마찰에 의한 끌림(dragging)을 방지하기 위해 고정된 상태로 유지될 수 있다. 다시 말해서, 방사상 백킹 부재는 전기 기계의 스테이터 또는 로터의 비틀림 사이드로부터 나올 때 가장 안쪽의 컨덕터들의 세트에 대한 축 방향 백킹(backing)으로도 작용할 수 있다.

도 18은 가장 바깥쪽 세트(100)의 비틀림이 완료되고 그에 인접한 세트가 비틀림 매트릭스의 포켓 요소에 삽입된 훨씬 이후의 순간을 도시한다.

가능한 대안적인 실시 예에 따르면, 방사상 백킹 부재(300)는 축(X)에 평행한 방향을 따라 인접한 톱니들(306)에 대응하는 둘레방향 단부(362, 364)에 중첩하는 둘레방향 단부(362, 364)를 가지는 이동 가능한 톱니들(306)를 포함할 수 있다.

다시 말하면, 각각의 톱니들(306)은 축(X)을 따라 이격된 위치에 따라 톱니(306)로부터 돌출하는 둘레방향 단부들(362, 364)를 포함한다. 또한, 각각의 둘레방향 단부(362, 364)의 두께는 톱니(306)의 두께에 실질적으로 절반일 수 있다. 이에 따라, 둘레방향 단부들이 반대이기 때문에, 두개의 인접한(contiguous) 톱니들이 서로 메이트 할 수 있고, 그들이 실질적으로 동일한 톱니 두께를 만든다.

보다 상세하게, 톱니들(306)의 개수는 처리될 스테이터 그루브들의 개수보다 적을 수 있다. 이 실시 예는, 예를 들어, 동일 레이어의 복수의 돌출하는 컨덕터들의 동시적인 변형을 대조하기 위해 각각의 톱니(306)가 사용될 수 있는 경우에 적용된다.

문제의 실시 예는, 이전에 설명된 것과 비교하여, 이동될 톱니들(306)의 개수가 적어, 이동 수단(310)의 상대적 단순성, 동일하게 처리될 그루브들의 개수가 동일하다는 점으로 인해, 더 큰 소형화의 이점을 가진다.

도 6 내지 도 10에서 보여지는 바와 같이, 방사상 백킹 부재(300)의 반경 치수에서 주어진 연속성을 유지할 수 있도록 둘레방향 단부들(362, 364)의 실질적인 중첩이 있다. 일부 경우에서, 중첩은 하나의 톱니 및 다음 치아 사이에서 컨덕터들에 대한 대조 작용을 유지될 수 있게 하고 톱니(306)의 회전 움직임이 생략될 수 있게 한다. 실제로, 이러한 중첩 없이, 톱니의 확장으로 하나의 톱니 및 다른 톱니 사이에 그루브가 형성될 수 있어, 동일한 경우 대응하는 컨덕터들에 원치 않는 변형이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 중첩이 없는 경우, 비틀린 컨덕터들이 요소들 사이의 공간을 차지하는 것을 방지하기 위해 방사상 백킹 부재가 회전되어야 한다.

장치의 작동은 지금 제공된 장치의 설명에 비추어 명백하다.

가능한 작동 모드가 아래에서 설명될 것이다. 그러나, 그러한 작동 모드는 다른 작동 모드들도 가능하기 때문에 본 발명에 대해 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

컨덕터들이 스테이터 코어에 나사 연결되면, 가장 바깥쪽 세트의 삽입이 완료되어, 와인딩 세트의 컨덕터들의 돌출 부분이 자유 단부가 함께 용접 수 있도록 적절한 길이를 갖게 한다. 이 단계에서, 와인딩 세트의 컨덕터들은, 이들을 점유하는 방사상 백킹 부재의 돌출부/톱니에 의해 형성된 그루브를 축방향 이동과 교차시킨다.

컨덕터들의 단부들은 비틀림 매트릭스의 각각의 포켓들에 삽입되고 비틀림 매트릭스에 의해 반경방향으로 구부러져서 전체적으로 원추형 표면을 정의한다.

이 단계에서, 방사상 백킹 부재의 그루브들을 점유하는 컨덕터 부분들이 그로부터 나온다(emerge). 일단 상기 부분들이 그루브로부터 나오면, 방사상 백킹 부재는 자유롭게 회전할 수 있다.

방사상 백킹 부재의 그루브들로부터 부분들의 완전히 방사상으로 나오는(emerging) 단부에서, 방사상 백킹 부재는 와인딩 세트 컨덕터들과 접촉하지 않고 장치 축(X)에 대해 회전되어서, 컨덕터들의 부분들이 방사상 백킹 부재 톱니의 부분들과 일치하는 각도 위치에 있도록 한다.

톱니의 기능은 동일한 컨덕터들이 그루브-내 위치되는 것보다 더 큰 직경을 갖는 원주(circumference)에서 수행되는 비틀림의 후속 단계 동안 대조적인 작용을 제공하는 것이다. 그루브들의 기능은 그루브들로 컨덕터들의 축방향 삽입이 완료되는 동안 스테이터 팩의 용접 사이드 상에서 컨덕터들이 나올 때 백킹 장치에 의한 방해를 방지하는 것이다.

와인딩 세트의 컨덕터들의 자유 단부는 비틀림 매트릭스를 통해 장치의 축(X)에 더 가까워지므로, 컨덕터들의 부분들의 일부가 방사상 백킹 부재의 톱니에 접촉한다.

방사상 백킹 부재가 방사상으로 이동 가능한 톱니를 갖는 경우, 이 단계는 톱니가 컨덕터들의 부분에 접촉하도록 톱니를 재배치하는 단계로 대체될 수 있다.

이 시점에서, 비틀림 매트릭스의 포켓 요소들의 회전 단계는 그립(grip)과 관련된 와인딩 세트의 컨덕터들의 결과적인 변형으로 시작되며, 이 동안 방사상 백킹 부재는, 방사상 백킹 부재의 그루브들로 컨덕트들이 부분적으로 진입하는 것을 방지하도록, 적절한 각 속도로 회전한다.

본 개시에서, 비틀림 매트릭스의 포켓 요소들에 의한 “그리핑(gripping)”은 비틀림 매트릭스의 그루ㅜ브 또는 포켓 내의 컨덕터의 실제 클램핑을 반드시 의도하지 않으며 컨덕터의 단부를 포켓 또는 그루브에 삽입하는 것을 의미한다.

백킹 장치의 회전은 따라서 방사상 백킹 부재의 그루브들의 존재와 연관되고, 절연 코팅에 상당한 응력의 위험이 있는, 방사상 백킹 부재의 그루브 영역을 컨덕터들이 부분적으로라도 점유하도록 복귀하는 것을 방지하기 위해 필요하다.

컨덕터들이 스테이터 코어의 삽입 면에 대해 충분히 기울어져 그들이 방사상 백킹 부재의 그루브에 들어갈 수 없을 때, 회전이 정지될 수 있다.

상기 와인딩 세트의 컨덕터들을 구부린 후, 와인딩이 여러 세트들로 구성되면, 레이디얼 백킹 부재는 그 기하학적 구조를 변경하거나 다음 와인딩 세트, 즉, 인접한 안쪽 세트의 비틀림에 적응하기 위해 유사하지만 적적한 크기의 다른 것으로 교체되어야 한다.

비틀림 작용을 받는 각각의 컨덕터들과 다수의 접촉/대조 영역들을 연결하는 방사상 백킹 부재 표면은, 컨덕터들 자체의 반경방향 확장이 필요하지 않은 경우, 반경 방향으로 이동 가능한 부품들(톱니들) 및 그루브들이 없을 수 있다.

방사상 백킹 부재는 아직 비틀리지 않은 컨덕터들이 용접 사이드 상에서 스테이터 팩으로부터 나오는 것을 방지하는 선택적 기능을 수행할 수 있다. 방사상 백킹 부재가 다양한 기하학적 구조(geometry)를 가져서 여러 와인딩 세트들과 사용될 수 있고, 비-동시적 비틀림 작용을 받는 경우, 내부 세트들의 출현(emerging)에 대한 방해물의 기능은 방사상 백킹 부재에 축 방향으로 결합되고 그에 대해 자유롭게 회전하는 다양한 기하학적 구조의 플레이트에 의해 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 방사상 백킹 부재를 사용하는 또 다른 모드는 도 21에 도해적으로 도시되어 있다. 실제로, 가능한 작동 모드에 따르면, 방사상 백킹 부재는 전기 기계의 스테이터 또는 로터와 비틀림 매트릭스 사이에서 컨덕터의 일부를 형태화하고 변형하는데 사용될 수 있다.

예를 들어, 컨덕터 단부들의 포켓에 삽입한 후, 비틀림 매트릭스 및 전기 기계의 스테이터 또는 로터 사이의 컨덕터의 부분을 바깥쪽으로 밀어내기 위해 대조(contrast) 톱니의 외측 반경방향 움직임이 발생할 수 있다. 바람직하게, 방사상 배킹 부재에 의한 반경 방향으로 미는 작용은 스테이터 또는 로터와 비틀림 매트릭스 사이의 축방향 접근 움직임을 수반할 수 있다.

다시 말하면, 백킹 단계는 자유 단부들(108, 110)의 일부가 비틀림 어레이(108, 110)의 포켓들(204)-상기 포켓들은 축(X)으로부터 실질적으로 고정된 반경 거리를 가짐-에 삽입될 때, 원형 어레이의 자유 단부들(108, 110)을 반경 방향으로 펼칠 수 있고, 상기 포켓들은 축(X)으로부터 실질적으로 고정된 반경 거리를 가진다.

그러한 접근법은 이중 목적을 가질 수 있다. 예를 들어, 컨덕터의 단부가 각각의 포켓에서 나오는 것(exiting)을 방지하거나 또는 컨덕터 부분의 변형에 기여할 수 있다.

본 발명에 따른 방사상 백킹 부재 장치가 사용될 수 있는 일부 단계들이 아래에 설명된다:

- 스테이터 코어의 그루브들에 컨덕터들을 부분적으로 삽입;

- 비틀림 포켓들로 하나 이상의 와인딩 세트들의 축 방향 삽입을 완료;

- 용접 사이드로부터 완전히 나오는 것을 방해하지 않도록 컨덕터들을 스테이터 코어의 그루브로 완전히 삽입하기 위해 적절한 위치에 방사상 백킹 부재를 위치시킴;

- 용접 사이드 상에서 돌출하는 컨덕터들을 반경으로 펼침으로써, 그들이 원추형 기하학적 구조의 외부에 배열되게 함.

- 와인딩에 대해, 톱니들의 회전 및/또는 톱니들의 축 방향 위치에 의해 용접 사이드 상에서 돌출하는 컨덕터들의 각각의 부분에 가까운 방사상 백킹 부재를 위치시킴;

- 톱니 회전, 방사상 톱니 움직임, 축방향 톱니 위치지정으로 인한 방사상 백킹 부재 및 컨덕터들 사이의 거리 회복;

- 컨덕터들이 백킹 부재 요소들에 접촉할 때까지 이전 케이스와 같은 동작을 실행

- 톱니의 회전, 톱니의 방사상 움직임, 톱니의 축방향 위치 지정을 통해 컨덕터와 접촉할 때까지 방사상 백킹 부재를 위치시킴;

- 반경방향 퍼짐의 동시 또는 순차적 동작의 가능성으로 비틀림;

- 컨덕터들의 돌출 부분들이 원뿔대(truncated cone) 또는 원통형 영역 밖에 놓이도록 형상화하고 각각의 백킹 부재의 표면 상에서 각각의 컨덕터의 슬립을 최소화하기 위해 반경방향(radial), 각도(angular) 및 축방향(axial) 운동(motion) 궤적을 합성함으로써 달성되는, 방사상 백킹 부재에 의한 컨덕터들의 트랙킹(tracking);

- 비틀림, 또는 와인딩 세트 또는 와인딩 세트들의 그룹의 이전/동시/후속 방사상 퍼짐이 있는 비틀림의 단부;

- 포켓들에 있는 컨덕터의 각각의 구속되거나 또는 구속되지 않은 부분으로부터 방사상 백킹 부재의 상대적 이탈;

- 조영 장치(contrast device)의 변경 또는 기하학적 구조의 변경;

- 여러 와인딩 세트들에 대해 이미 수행된 단계들의 반복.

따라서, 본 발명에 다른 장치 및 방법의 이점이 이제 명백하다.

특히, 본 발명에 따른 백킹 부재를 사용하는 것이 편리한데, 그것이 비틀림 장치의 축(X)에 대해 빠져나가는 반경 방향 힘으로 그리핑 요소에 의해 맞물리지 않는 컨덕터 레그의 부분 상에 작용하기 때문이다.

그로 인해, 컨덕터 레그의 그 부분은 축(X)으로부터 미리 결정된 반경방향 거리 외부에 유지될 수 있다.

또한, 방사상 백킹 부재의 사용은, 특히 용접 사이드 상에서 동시적인 비틀림을 받는 한 쌍의 인접 레이어들의 컨덕터들 사이의 상호 작용을 참조하여, 비틀림 단계 중 일부를 거치는 컨덕터의 코팅에 대한 기계적 응력을 최소화할 수 있게 한다. 내부 레이어 컨덕터들에 대한 비틀림의 어느 시점에서도 외부 레이어와의 대조/접촉 표면이 정의될 수 있으며, 이는 외부 레이어 컨덕터들에 대한 콘트라스트(contrast) 작용(action)을 작동시킨다. 이러한 표면들은 최대화되고, 내부 레이어 컨덕터들이 이동 가능한 톱니 대조 표면에 접촉하는 경우, 이러한 작용으로 인한 절연체 상에 압력을 최소화한다.

특히, 방사상 백킹 부재의 사용은 동일한 변형의 결과로서, 비틀림 매트릭스에 의해 작용하는 상기 컨덕터들의 변형에 의해, 용접 사이드로부터 돌출하는 적어도 하나의 컨덕터들의 부분이 로터(또는 스테이터)의 삽입 또는 로터(또는 스테이터)의 삽입 완료 또는 축(X)에 대해 가장 안쪽 또는 가장 바깥쪽 반경 방향 위치 상에 놓이는 와인딩 레이어들의 삽입 완료를 위해 요구되는 공간을 점유하는 것을 방지한다.

방사상 백킹 부재를 사용하는 것은, 컨덕터를 구부리기 전에, 문제되는 컨덕터들에 인접한 컨덕터 레이어들 중 적어도 하나가 그 컨덕터들이 인접한 레이어에 있는 컨덕터들의 자유 단부들에 접근하기 위해 그 컨덕터들의 자유 단부들에 요구되는 길이만큼 용접 사이드로부터 돌출하도록 완전히 삽입되는 경우, 용접 사이드로부터 돌출하는 컨덕터의 절연에 대한 응력을 최소화하는데 유용하다.

다시, 축(X)에 대해 반경 방향으로 이동 가능한 요소들을 갖는 방사상 백킹 부재의 사용은 전술한 문제로 인해 그리고 구부러질 스테이터 또는 로터 와인딩을 형성하는 세트들 또는 와인딩 레이어들의 상이한 크기들을 수용함으로써, 구부러지는 공정을 용이하게 할 수 있다. 이동 가능한 톱니 덕분에, 세트 또는 와인딩 레이어 당 하나의 대조(contrast) 매트릭스 대신, 와인딩 당 단일 대조 매트릭스를 사용할 수 있다.

특정 요구를 충족시키기 위해, 당업자는 상술한 실시 예들을 변경하거나 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 설명된 요소들을 균등 요소들로 대체할 수 있을 것이다.

Claims (21)

1. 전기 기계의 스테이터 또는 로터(114)의 사이드로부터 돌출하는 적어도 하나의 와인딩 어셈블리(100)의 컨덕터들을 변형시키는 장치(200)에 있어서,
   상기 적어도 하나의 와인딩 어셈블리(100)는, 상기 스테이터 또는 로터(114)의 캐비티들(115)로 삽입된 적어도 하나의 레그(104, 106)를 포함하고 각각 적어도 하나의 자유 단부(108, 110)을 가지는 복수의 베이스 컨덕터들(102)를 포함하고,
   상기 장치는, 자유 단부(108, 110)에 삽입되도록 구성된 적어도 하나의 포켓(204)을 포함하고, 축(X)을 중심으로 회전하도록 구성된 적어도 하나의 비틀림 매트릭스(201)를 포함하고,
   상기 장치(200)는 상기 자유 단부(108, 110)의 삽입 사이드 상에서 상기 적어도 하나의 비틀림 매트릭스에 인접하게, 특히 상기 적어도 하나의 포켓(204)에 인접하게 제공되는 방사상 백킹 부재(300)를 포함하고,
   상기 방사상 백킹 부재(300)는 상기 스테이터 또는 로터(114)의 상기 사이드로부터 돌출하는 상기 적어도 하나의 레그(104, 106)의 일 부분을 위한 내부 방사상 백킹 표면(302)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
2. 제1항에 있어서,
   상기 방사상 백킹 부재(300)는 상기 스테이터 또는 로터(114) 및 상기 포켓(204) 사이에서 상기 스테이터 또는 로터(114)의 상기 사이드로부터 돌출하는 상기 레그(104, 106)의 일 부분을 위한 내부 방사상 백킹 표면(302)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내부 방사상 백킹 표면(302)은 상기 비틀림 매트릭스(201)의 상기 축(X) 및 상기 내부 방사상 백킹 표면(302)이 작용하는 상기 레그 부분(104, 106) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방사상 백킹 부재(300)는 상기 적어도 하나의 비틀림 매트릭스(201)에 대해 동기적(synchronously) 또는 비동기적(asynchronously)으로 상기 축(X)을 중심으로 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방사상 백킹 부재(300)는 상기 축(X)을 따라 병진하도록(translate) 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내부 방사상 백킹 표면(302)은 실질적으로 원통형 연장부를 가지는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내부 방사상 백킹 표면(302)은 실질적으로 원추형(conical) 연장부를 가지는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방사상 백킹 부재(300)는 바디(304) 및 상기 바디(304)로부터 돌출하는 복수의 톱니들(306)을 포함하고, 상기 방사상 백킹 표면(302)은 상기 톱니들(306) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방사상 백킹 부재(300)는 이동 수단(301)을 통해 상기 축(X)에 대해 반경 방향으로 이동 가능한 적어도 하나의 톱니(306)를 포함하고;
   상기 적어도 하나의 톱니(306)는 최소 반경 치수를 정의하는 후퇴된 위치 및 최대 반경 치수를 정의하는 추출된 위치 사이에서 이동 가능하고;
   상기 방사상 백킹 표면(302)은 상기 적어도 하나의 톱니(306) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
10. 제1항 내지 제9항에 있어서,
    상기 방사상 백킹 부재(300)는 반경 방향으로 이동 가능한 복수의 톱니들(306)을 포함하고, 상기 톱니들(306)은 상기 축(X)에 평행한 방향을 따라 인접한 톱니들(306)의 대응하는 둘레방향 단부들에 중첩하는 둘레방향 단부들(362, 364)을 가지는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
11. 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 수단(301)은:
    - 제1플레이트(316)로서, 상기 제1플레이트(316) 자체에 대한 축방향 및 원주방향 움직임을 적어도 부분적으로 제한하도록 구성된, 상기 적어도 하나의 반경방향으로 이동 가능한 톱니(306)를 위한 적어도 하나의 방사상 시트(312)와 제공된, 상기 축(X) 수직하게 놓이는 상기 제1플레이트(316);
    - 상기 제1플레이트(316)에 대해 상대적으로 이동함으로써, 상기 적어도 하나의 톱니(306)의 반경 방향 움직임을 야기하는, 상기 축(X)에 수직하게 놓이는, 제2플레이트(318);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
12. 제11항에 있어서,
    상기 이동 수단(310)은 수평 캠들을 가지고,
    - 제1플레이트(316)로서, 상기 제1플레이트(316) 자체에 대한 축방향 및 원주방향 움직임을 적어도 부분적으로 제한하도록 구성된, 상기 적어도 하나의 반경방향으로 이동 가능한 톱니(306)를 위한 적어도 하나의 방사상 시트(312)와 제공된, 상기 축(X)에 수직하게 놓이는 상기 제1플레이트(316);
    - 상기 제1플레이트(316)에 대해 상대적으로 이동함으로써, 상기 적어도 하나의 톱니(306)의 반경 방향 움직임을 야기하는, 상기 축(X)에 수직하게 놓이는, 제2플레이트(318);
    - 상기 제2플레이트(318) 상에 제공되는, 각각의 톱니(306)를 위한 수평 슬롯(320);
    - 적어도 하나의 핀(322)으로서, 상기 축(X)에 실질적으로 평행한 연장부를 가지고, 사용시 상기 제2플레이트(318)을 마주보는 각각의 톱니(306)의 일 단부에 제공되고, 상기 핀(322)이 각각의 수평 슬롯(320)에 의해 가이드 되고 슬라이드 하도록 구성되는, 적어도 하나의 핀(322);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
13. 제11항에 있어서,
    상기 이동 수단(310)은 수직 캠들을 가지고,
    - 제1플레이트(316)로서, 상기 제1플레이트(316) 자체에 대한 축방향 및 원주방향 움직임을 적어도 부분적으로 제한하도록 구성된, 상기 적어도 하나의 반경방향으로 이동 가능한 톱니(306)를 위한 적어도 하나의 방사상 시트(312)와 제공된, 상기 축(X)에 수직하게 놓이는 상기 제1플레이트(316);
    - 상기 제1플레이트(316)에 대해 상대적으로 이동함으로써, 상기 적어도 하나의 톱니(306)의 반경 방향 움직임을 야기하는, 상기 축(X)에 수직하게 놓이는, 제2플레이트(318)로서, 상기 제2플레이트(318)에는 각각의 톱니(306)가 지지부분(307)과 부분적으로 삽입되는 적어도 하나의 톱니(306)에 대응하는 적어도 하나의 방사상 그루브(328)가 더 제공되는, 상기 제2플레이트(328);
    - 상기 축(X)에 대해 경사지는, 각각의 톱니(306)의 각각의 지지 부분(307)에 제공되는 상기 축(X)을 통과하는 평면에서 연장하는 수직 슬롯(326); 및
    - 상기 축(X)에 실질적으로 수직하게 연장하고 상기 반경 방향에 수직으로 교차하는 대응하는 방사상 그루브(328) 내부에 제공되며, 상기 수직 슬롯(326) 내부로 슬라이드 하도록 구성되는 적어도 하나의 수평 핀(330);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치(200).
14. 전기 기계의 스테이터 또는 로터(114)의 사이드로부터 돌출하는 적어도 하나의 와인딩 어셈블리(100)의 컨덕터들을 변형시키는 방법에 있어서,
    상기 적어도 하나의 와인딩 어셈블리(100)는, 상기 스테이터 또는 로터(114)의 캐비티들(115)로 삽입되는 적어도 하나의 레그(104, 106)를 포함하고 각각 적어도 하나의 자유 단부(108, 110)를 가지는 복수의 베이스 컨덕터들(102)를 포함하고;
    상기 방법은:
    - 축(X)을 중심으로 회전하도록 구성된 비틀림 매트릭스(201)에 의해 적어도 하나의 자유 단부(108, 110)를 그리핑하는 단계로서, 적어도 하나의 자유 단부(108, 110)는 상기 비틀림 매트릭스(108, 110)의 포켓(204)에 삽입되는, 상기 그리핑하는 단계;
    - 상기 비틀림 매트릭스(201)에 의해 상기 적어도 하나의 자유 단부(108, 110)를 릴리징하는 단계; 및
    - 상기 포켓(204)을 향하는 상기 자유 단부(108, 110)의 삽입 사이드 상에서 상기 적어도 하나의 비틀림 매트릭스(201)에 인접하게, 특히 상기 적어도 하나의 포켓(204)에 인접하게 제공되는 방사상 백킹 부재(300)가 상기 스테이터 또는 로터(114)의 상기 사이드로부터 돌출하는 상기 적어도 하나의 레그(104, 106)의 일 부분을 위한 내부 방사상 백킹 요소로 작용하는 백킹 단계를 포함하고,
    상기 백킹 단계는 상기 그리핑하는 단계 동안 및/또는 이전, 이후에 일어날 수 있는, 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 그리핑, 릴리징 및 백킹 단계는, 상기 래그들(104, 106)의 상기 자유 단부들(108, 110)이 삽입되는 상기 비틀림 매트릭스(201)의 상기 포켓들(204)에 의해 정의되는 동일한 반경 위치를 가지는 원형 어레이의 상기 스테이터 또는 로터(114)의 상기 사이드로부터 돌출하는 모든 레그 부분들(204, 106)을 동시에 수반(involve)하는 것을 특징으로 하는, 방법.
16. 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사상 백킹 부재(300)는 이동 수단(310)를 통해 상기 축(X)에 대해 반경 방향으로 이동 가능한 적어도 하나의 톱니(306), 상기 적어도 하나의 톱니(306)에 제공되는 상기 스테이터 또는 로터(114)로부터 돌출하는 상기 레그(104, 106)의 일 부분을 위한 방사상 내부 백킹 표면(302)을 포함하고;
    상기 적어도 하나의 톱니는 최소 반경 치수를 정의하는 후퇴된 위치 및 최대 반경 치수를 정의하는 추출된 위치 사이에서 이동 가능하고;
    상기 방법은 상기 적어도 하나의 톱니(306)를 반경방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 백킹 단계 동안, 상기 방사상 백킹 부재(300)의 상기 적어도 하나의 톱니(306)는 후퇴 위치 및 추출 위치 사이에서, 실질적으로 비틀림 단계와 동시에 반경방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는, 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 비틀림 단계는 적어도 하나의 포켓(204)이 반경방향으로 이동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사상 백킹 부재(300)가 상기 비틀림 작업 동안 상기 축(X)에 대해 회전하거나 및/또는 상기 축(X)을 따라 병진하는 배킹 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 배킹 단계는 상기 레그들(104, 106)의 상기 자유 단부들(108, 110)이 삽입되는 상기 비틀림 매트릭스(201)의 상기 포켓들(204)에 의해 정의되는 동일한 반경 위치를 가지는 원형 어레이의 상기 스테이터 또는 로터(114)의 상기 사이드로부터 돌출하는 모든 레그 부분들(104, 106)을 동시에 수반(involve)하는 것을 특징으로 하는, 방법.
21. 제14항 내지 제20항에 있어서,
    상기 백킹 단계는 상기 자유 단부들(108, 110)이 상기 비틀림 매트릭스(108, 110)의 포켓들(204)로 삽입될 때, 원형 어레이의 레그 부분들(104, 106)을 반경방향으로 팽창시키는 것을 특징으로 하는, 방법.

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