KR100538368B1 - 분배된 웨이브 와인딩 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분배된 웨이브 와인딩 형성 방법 및 장치에 관한 것이다. 종래 이용되는 분배된 웨이브 와인딩 방법을 개선하기 위해, 본 발명은 동심 코일 그룹(50) 방출 후 템플레이트(12)와 코일 수용기(38)간에 이루어지는 상대적인 지시를 제공하고, 이전의 코일 그룹(50)과의 접속부(52)가 있는 동일위상의 다른 동심의 코일 그룹(54)을 템플레이트(12)상에 와인딩하고 코일 수용기(38)내로 이송하는 것을 특징으로 한다.

Description

분배된 웨이브 와인딩 제조 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A DISTRIBUTED WAVE WINDING}
본 발명은 특히 다수의 극을 구비한 전기 모터 또는 발전기의 분배된 웨이브 와인딩(distributed wave winding) 제조 방법 및 이를 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.
단순히 미분배된 웨이브 와인딩(유럽특허공보 EP 0 226 550 B1의 도 1 참조)에 있어서는, 각 상(phase)은 단일의 웨이브 형태의 코일이므로, 고정자내에 삽입될 때 고정자 와인딩 헤드에서와 같이 고정자 슬롯내에 동일한 수의 와인딩을 구비한다. 그러나, 이는 세개의 상이 고정자내에 위치될 때, 교차가 발생하므로, 고충전율을 달성할 수 없을 뿐만 아니라 불필요하게 와인딩 헤드를 확장시키는 문제점이 있다. 이때문에, 고정자의 슬롯내에 위치한 와이어 부분은 고장자의 각각의 단부 면상에서 부분적으로 하나의 원주 방향을 따르고 부분적으로 다른 방향을 따르는 이른바 분배 와인딩(독일특허공보 DE 29 21 114의 도 2 참조)이 바람직하다. 따라서, 하나의 상의 와인딩 헤드는 분배되며, 다른 동일하게 배치된 상과 함께 이들은 상대적으로 좁은 와인딩 헤드를 형성한다.
예를 들면 독일특허공보 DE 23 51 952 B2 또는 DE 31 20 865 A1에 개시된 바와같이 웨이브 와인딩을 미리 둥근 형태로 감아 형성하고 이를 별-형상 또는 웨이브-형상 단면으로 변형하고 삽입하는 경우, 이중-층 웨이브 와인딩이 형성가능하기는 하지만 두개의 층은 와이어의 간섭없이 계속하여 와인딩될 수 없고, 삽입 후, 이는 독일특허공보 DE 35 22 085 C2에 도시된 바와 같은 상황을 야기하며, 이들은 이른바 회로 상호접속부에 의해 서로 연결되어야 한다.
마지막으로, 독일특허공보 DE 42 44 488 C1으로부터, 고정된 템플레이트에 대하여 회전가능한 와인딩 노즐에 의해 동심의 웨이브-형 와인딩을 형성하여 전술한 분배된 와인딩을 와이어간의 간섭없이 형성하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이는 상기 참고문헌에는 도시되지 않은 복잡한 와이어 길이 인출 장치의 도움이 있어야만 실행가능하다. 이는 제 2 코일 그룹이 와인딩되기 시작할 때, 이미 방출된 제 1 코일 그룹의 단부가 와이어 길이 인출 장치에 의해 유지되어야 하기 때문이다.
이 방법에 있어서, 복잡한 와이어 길이 인출장치가 요구되는 점 뿐만아니라, 회전하는 와인딩 노즐이 코일을 감는 문제점도 있다. 그 결과, 기껏해야 두개의 평행 와이어를 처리할 수 있을 뿐이다. 이러한 제한은 회전하는 와인딩 노즐이 와인딩하는 와이어의 다수의 이탈이 있는 플라이어(flyer)라는 사실에 기인한다.
특히 발전기의 경우, 다수의 평행 와인딩을 형성할 필요, 즉 두개 이상의 그러한 평행 와인딩을 형성할 필요가 있으며; 따라서 공지된 장치는 그 제한에 도달하게 되며, 심지어 두개의 평행 와인딩의 경우에도 플라이어 내 및 템플레이트상에서 교차가 발생하여 와인딩 헤드내에서의 분배 및 삽입에 영향을 준다.
따라서, 본 발명의 목적은 명세서 초반에 규정된 형태의 방법 및 이러한 방법을 실행하는데 적합한 장치, 즉 사이클 시간이 짧고 코일 그룹간 회로 상호접속부가 있는 분배된 와인딩을 형성하고 다수의 평행 와이어를 처리 가능한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이와같은 목적은, 동심의 코일 그룹(50)의 이송 후, 템플레이트(12)가 코일 수용기(38)에 대하여 상대적으로 지시하도록 하고, 이 후 이전의 코일 그룹(50)에 대한 상호접속(52)을 구비한 동일 위상의 다른 동심 코일 그룹(54)을 템플레이트(12)상에 와인딩하고 코일 수용기(38)내로 이송하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 방법에 의해 이루어진다.
본 발명에 의하면 제 2 코일 그룹의 와인딩의 시작이 복잡한 와이어 길이 인출장치 없이 가능하다는 것이며, 이는 방출 후 제 1 코일 그룹의 단부가 템플레이트의 캠의 하나의 플랭크 위로 경사지게 연장되어, 제 2 코일 그룹이 와인딩되기 시작할 때, 와인딩 와이어가 템플레이트를 따라 이송되기 때문이다. 특정 경우, 특히 얇은 와이어의 경우, 이미 와인딩된 제 1 코일 그룹을 코일 수용기내에 억제하여 소정 위치에 유지하기 위한 홀딩-다운 기구가 필요하며, 와인딩 와이어는 코일 수용기가 아니라 와이어 가이드 노즐로부터 인출되어 나오게 된다.
다른 이점은 발전기의 고정자에 요구되는 다수의 평행한 와이어-현재 4중 평행 와이어-가 각각의 와이어간의 간섭없이 처리가능하다는 점이며, 이는 와이어 공급 배럴로부터의 각각의 와이어가 직접 와이어 가이드 노즐을 통해 템플레이트상으로 안내되기 때문이다. 본 발명은 또한 현재 요구되는 다수의 4중 평행 와이어를 처리가능하게 한다.
본 발명은 또한 하나의 상이 두개 이상의 코일 그룹으로 분배될 수 있도록 한다. 이는 하나의 상이 예를 들면 6개의 코일 그룹으로 분배됨을 의미할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 이는 사이클 시간을 길게하지만, 고정자상에 와인딩 헤드의 분배가 보다 개선되도록 한다. 이는 6개의 코일 그룹은 회로가 상호접속되어 와인딩되기 때문에 여전히 본 발명의 개념을 변경하지 않는다. 이는 각 제2 코일그룹 및 또 다른 코일 그룹의 와인딩시에, 템플레이트와 코일 수용기가 동기하여 회전하고, 따라서 코일 수용기내에 배치된 다양하게 와인딩된 코일 그룹도 회전하기 때문이다. 동기 회전은 템플레이트의 중간에서 나와 삽입 스타내로 연결되어 템플레이트 구동기에 의해 회전하게 되는 슬레이빙 로드(slaving rod)에 의해 이루어진다.
이하, 첨부 도면에 도시한 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 웨이브 와인딩을 위한 와인딩 장치, 및 코일 그룹이 있는 코일 수용기를 나타내고,
도 2는 도 1의 장치와 동일하지만 두개의 코일 그룹이 있는 것을 나타내고,
도 3은 도 1의 횡단면도이고,
도 4는 도 2의 횡단면도이고,
도 5는 두개의 코일 그룹의 패턴 다이어그램이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 한 실시예의 종단면도를 나타내며, 그 와인딩 원리는 이미 독일 특허 DE 0S 43 06 624에서 상세히 설명하였다. 와인더(10)는, 모터를 통한 공통축(20)에 회전가능하게 구성된 템플레이트(12)와 성형 요소(14, 16, 18), 및 고정 상태로 배치된 와이어 가이드 노즐(22)를 포함한다. 템플레이트(12)과 동기하여 회전가능한 슬레이빙 로드(32)가 축(20)상에 배치되고, 이는 코일 수용기(38)과의 양극 결합을 가능하게 한다. 슬레이빙 로드(32)에 캠(34)이 고정되어, 홀딩-다운 기구(36)를 제어한다.
이 실시예에 있어서, 코일 수용기(38)는 템플레이트로 감겨 그 사이에 완전히 감긴 코일을 수용하는 홈을 형성하는 개개의 삽입 박판(40)을 포함한다. 삽입 스타(44)가 삽입 박판(40)의 중심에 배치되어 슬레이빙 로드(32)에 연결가능하게 되어 있다. 완전한 코일 수용기(38)는, 도시하지는 않았지만, 베어링(46)에 의해 하우징에 회전가능하게 지지되어 있고, 구동모터(48)에 의해 템플레이트(12)에 대하여 다른 회전 각도로 위치되어진다. 또한 슬레이빙 로드(32)에 의해 코일 수용기(38)의 인덱싱(indexing)을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 템플레이트(12)로부터 코일 수용기(38)내로 풀려나오고 와이어 가이드 노즐(22)으로의 상호접속 회로(52)를 구비한 제 1 코일 그룹(50)을 나타낸다.
도 2는 도 1과 동일하게 종단면도를 나타내지만, 제 2 코일 그룹(54)을 구비하고; 제 2 코일 그룹(54)의 와인딩이 시작될 때, 불필요한 길이의 형성없이, 두개의 코일 그룹(50) 및 (54) 간에 상호접속(52)이 자동적으로 통합된다.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2의 횡단면을 각각 나타내며, 절단 날(24) 및 와이어 이송 헤드(26)가 와이어 가이드 노즐(22) 및 템플레이트(12) 사이에 배치되어 있는 것을 상세하게 나타내고, 이 이송 헤드는 와인딩 와이어의 시단부(28)를 템플레이트(12)상의 클램핑 기구(30)로 이송한다.
이 실시예에 있어서, 템플레이트(12)는 6개의 외향 포인팅(outward-pointing) 캠, 및 6개의 내향 포인팅(inward-pointing) 캠으로 구성된 성형 요소(14, 16, 18)로 구성된다. 성형 요소(14,16,18)는 도시하지 않은 DE-OS 43 06 624에 기재된 캠 경로에 의해 제어된다. 다른 특징은 성형 요소(16,18)가 또한 도시하지 않은 분리된 구동기에 의해 방사상으로 자유롭게 제어가능하다는 점이다.
도 3은 와인딩 와이어의 시작단(28) 및 제 1 코일 그룹(50)의 종단을 나타낸다.
도 4는 제 1 코일 그룹(50)의 종단을 나타내며, 이는 템플레이트 캠에 걸쳐져 있으며 동시에 제 2 코일 그룹의 시작, 및 제 2 코일 그룹(54)의 종단(58)이다.
도 5는 코일 그룹(50,54)의 와인딩 패턴 다이어그램을 나타내며, 간결한 설명을 위해 제 1 코일 그룹은 완전히 도시하였지만 제 2 코일 그룹은 절반만 도시하였다.
도 5로부터, 전술한 본 발명의 목적은 보다 상세히 이해될 수 있다. 이미 알려진 바와 같이, 제 1 코일 그룹(50)만이 와인딩되어 고정자에 삽입되고, 그 후 와인딩 헤드는 슬롯내에 존재하는 와이어의 수와 동일한 와인딩수를 갖게 된다.
이른바 "분배 와인딩"으로 와인딩되는 경우, 그러나 하나의 상의 와인딩 수를 절반으로 나눔에 따라, 그리고 제 1 코일 그룹(50)이 절반의 와인딩 회수로 와인딩되고 제 2 코일 그룹(54)과 회로가 상호접속된다면, 슬롯내로 이 상의 삽입 후 결과로 와이어 수가 요구되지만, 와인딩은 각각의 와인딩 헤드의 절반에 분배되게 된다. 이는 와인딩 헤드가 단일 웨이브 와인딩에서와 같이 두껍게 되지 않는 이점이 있으며, 이는 특히 세개의 상이 하나의 고정자에 삽입될 때 큰 효과를 나타낸다.
이하 본 발명의 방법 및 장치의 동작에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 와이어 가이드 노즐(22)을 통해 와이어 가이드 헤드(26)에 도달하는 와인딩 와이어의 시작단(28)을 도시한다. 도시하지 않은 드라이브에 의해, 와이어 가이드 헤드(26)는 와이어의 시작단(28)을 따라 이동하고 이를 템플레이트(12)로 안내하고 클램핑 기구(30)로 이송한다. 다음에, 템플레이트(12)는 성형요소(14,16,18)와 함께 시계방향으로 회전하여 요구되는 와인딩의 절반을 제 1 코일 그룹(50)상의 하나의 상에 와인딩한다. 제 1 코일 그룹(50)이 와인딩되면, 그 단부(56)는 도 3에 도시한 바와 같이 처음으로 종료한다. 다음에, 성형요소(16)만이 방사상으로 중심을 향해 그 최종위치로 이동하고 단부를 삽입 박판(40) 위에 위치시킨다. 제 1 코일 그룹(50)은 따라서 와인딩되고 템플레이트(12)는 코일 수용기(38) 내로 잠기고, 제1 코일 그룹(50)은 방출기(60)에 의해 템플레이트(12)로부터 방출된다.
제 2 코일 그룹(54)을 와인딩하기 위해, 템플레이트(12)는 와인딩 위치 내인 한 삽입 박판(40) 위에서, 코일 수용기(38)로부터 이동하여, 구동 모터(48)에 의해 코일 수용기(38)가 템플레이트(12)에 대하여 두개의 이어지는 극 사이의 거리만큼 지시할 수 있도록 해야 한다.
이 실시예에 있어서, 이는 반시계방향으로 30°이므로, 단부(56)는 도 4에 도시된 바와같이 위치한다. 이 단부(56)는 이제 제 2 코일 그룹(54)의 시작이 되며 코일 수용기(38)로부터 경사지게 도 1에 도시된 바와같이 와이어 가이드 노즐(22)로 인도된다. 와인딩이 시작됨에 따라 와인딩 와이어를 보다 잘 다루기 위해, 템플레이트(12)는 제 1 코일 그룹(50) 위로 삽입 박판(40) 범위내로 낮아질 수 있고; 성형요소(14, 16, 18)는 삽입 박판(40) 위의 그들의 위치에 남게 된다.
이러한 경사진 와이어 안내는 또한 템플레이트(12)의 캠의 하나의 플랭크위로 연장되기 때문에, 제 2 코일 그룹의 와인딩이 시작됨에 따라 와인딩 와이어는 템플레이트(12)에 의해 간단히 다루어질 수 있다.
그러나, 와인딩 전에, 슬레이빙 로드(32)는 우선 삽입 스타(44)내로 이동하고, 여기서 양극 맞물림과 결합되므로 템플레이트(12)의 회전시 동기하여 코일 수용기(38)를 회전시킨다. 코일 수용기(38)의 템플레이트(12)와의 동기 회전은 또한 제 1 코일 그룹이 와인딩될 때 일어날 수 있다. 제 2 코일 그룹 와인딩 전에, 몇몇 경우 홀딩-다운 기구(36)가 이미 와인딩된 제 1 코일 그룹(50)을 코일 수용기(38)내로 되돌리고 그 위치에서 유지시켜, 제 2 코일 그룹의 와인딩이 시작될 때 와인딩 와이어가 코일 수용기(38)로부터 풀려나오지 않고 와이어 가이드 노즐(22)로부터만 풀려나오도록 할 필요가 있다. 홀딩-다운 기구(36)는 제 2 코일 그룹(54)의 와인딩 후 제 1 및 제 2 코일 그룹 사이에 위치하며, 캠(34)에 의해 피봇 지점(62) 으로부터 내부의 자유면으로 멀어진다. 이와 같은 홀딩-다운 기구(36)의 멀어지는 이동은 도 1 및 도 2의 중심선 좌측에 도시되어 있다. 리프팅 유닛(64)은 제어가능하므로, 제 1 코일 그룹(50)이 삽입 박판(40)의 상부 테두리 아래의 적절한 위치에 유지되고 홀딩-다운 기구(36)가 제 2 코일 그룹(54)의 와인딩의 안전한 시작을 보증하도록 할 수 있다.
이미 살펴본 바와 같이, 단부(56)는 코일 수용기(38)의 위치가 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 위치된 후의 제 2 코일 그룹(54)의 시작이다. 템플레이트(12)는 코일 수용기(38)와 함께 반시계방향으로 회전하고, 그 결과 와인딩 와이어를 와이어 가이드 노즐(22)로부터 끌어내어 제2 코일 그룹(54)을 향해 변형시킨다.
와인딩 후, 제 2 코일 그룹(54)의 단부(58)는 도 4에 도시한 바와 같이 성형 요소(18) 앞에 위치한다. 성형 요소(18)는 이제 도시하지 않은 구동기에 의해 중심을 향해 그 종료 위치로 방사상으로 이동하여, 단부(58)는 삽입 박판(40) 위로 굽어진다. 따라서 제 2 코일 그룹(54)은 완전히 와인딩된다.
이 제 2 코일 그룹(54)는 제 1 코일 그룹(50)으로부터 극방향으로 어긋나고 반대 방향으로 와인딩되어 있기 때문에, 제 2 코일 그룹(54)이 코일 수용기(38)내로 방출된 결과는 도 5에 도시된 와인딩 패턴이 된다. 그 결과, 회로 상호접속(52)은 제 2 코일 그룹(54)의 와인딩이 시작될 때 불필요한 길이 형성없이 제 1 및 제 2 코일 그룹간에 자동적으로 통합된다. 마지막으로, 단부(58)가 절단 날(24)에 의해 절단되면, 슬레이빙 로드(32)는 코일 수용기(38) 외부로 이동하여야 한다. 코일 수용기(38)는 이제 예를 들면 도시하지 않은 턴테이블에 의해 와인딩 위치 외부로 이동되고, 새로운 코일 수용기가 그 안으로 이동된다. 슬레이빙 로드(32)가 바깥으로 이동함에 따라, 캠(34)은 동시에 다루어지고 그 결과 홀딩-다운 기구(36)는 안쪽으로 피봇하여 코일 그룹을 해제시킨다.
또한, 이 장치에 의하면 다수의 평행 와이어도 와인딩할 수 있는 이점이 있다.
많은 다양한 코일 그룹이 미리 와인딩된 코일 그룹에 회로 상호접속 가능하다. 이는 단지 코일 그룹이 고정자내에서 어떻게 형성되는가에 관한 문제이다. 하나의 상이 보다 많은 코일 그룹에 나누어질 수록, 고정자내의 와인딩 헤드의 분배는 좋아지지지만, 코일 수용기(38)에 대한 템플레이트(12)의 빈번한 지시때문에, 이는 사이클 시간에 악영향을 준다.

Claims (8)

  1. 다수의 극을 구비한 전기 모터 또는 발전기의 분배된 웨이브 와인딩을 형성하기 위해, 하나의 상의 제 1 코일 그룹을 고정된 가이드 노즐에 대하여 회전가능한 템플레이트상에 웨이브 형태로 형성하고, 이를 템플레이트로부터 축방향으로 정렬된 코일 수용기로 이송하는 방법에 있어서,
    동심의 제1 코일 그룹(50)의 이송 후, 템플레이트(12)가 코일 수용기(38)에 대하여 상대적으로 지시하도록 하고, 이 후 이전의 제1 코일 그룹(50)에 대한 상호접속(52)을 구비한 동일 상의 다른 동심의 제2 코일 그룹(54)을 템플레이트(12)상에 와인딩하고 코일 수용기(38)내로 이송하는 것을 특징으로 하는 분배된 웨이브 와인딩 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제2 코일 그룹(54)은 제1 코일 그룹(50)에 반대로 와인딩하는 것을 특징으로 하는 분배된 웨이브 와인딩 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    템플레이트(12)가 회전하면 복수의 평행 와이어가 와이어 가이드 노즐(22)로부터 나오는 것을 특징으로 하는 분배된 웨이브 와인딩 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 제2 코일 그룹(54) 및 또 다른 코일 그룹의 와인딩시, 템플레이트(12) 및 코일 수용기(38)는 동기하여 회전하는 것을 특징으로 하는 분배된 웨이브 와인딩 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 2 코일 그룹(54)의 와인딩이 시작할 때까지 홀딩-다운 기구(36)가 제 1 코일 그룹(50)을 코일 수용기(38)내에 유지하는 것을 특징으로 하는 분배된 웨이브 와인딩 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하기 위한 장치에 있어서,
    방출기(60)에 의한 동심의 제1 코일 그룹(50)의 이송후, 구동수단(32 또는 48)에 의해 템플레이트(12)와 코일 수용기(38)간의 상대적인 지시를 생성하고,이 후 이전의 코일 그룹(50)과의 상호접속부(52)가 있는 동일 상의 다른 동심의 제2 코일 그룹(54)을 템플레이트(12)상에 와인딩하고 코일 수용기(38)내로 이송하는 것을 특징으로 하는 와인딩 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제2 코일 그룹(54)의 와인딩시, 템플레이트(12)와 코일 수용기(38)는 삽입 스타(44)에 연결가능한 슬레이빙 로드(32)에 의해 동기하여 회전하는 것을 특징으로 하는 와인딩 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    제 2 코일 그룹(54)의 와인딩이 시작되고 캠(34)에 의해 안쪽으로 이동가능함에 따라 홀딩-다운 기구(32)가 제 1 코일 그룹(50)을 유지하는 것을 특징으로 하는 와인딩 장치.
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