KR100991114B1 - 전기 기계의 와인딩용 연결 소자 - Google Patents

전기 기계의 와인딩용 연결 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절연 물질로 이루어진 지지체(20) 및 상기 지지체(20) 상에 배치되고, 코일(12) 사이의 연결부를 형성하기 위한 전기 도체 스트립을 포함하는, 전기 기계, 특히 브러시리스 소형 모터의, 코일(12)로 이루어진, 다상 와인딩(11)용 연결 소자에 관한 것이다. 재료 비용을 줄이기 위해 상기 전기 도체 스트립이 구부러진 와이어(27-30)로서 구현되고, 상기 도체 스트립은 바람직하게 지지체(20) 내에 형성된 채널 안에 삽입되며, 절연 물질로 이루어진 2 개의 링형 커버 소자(31, 32)에 의해 고정된다.
지지체, 코일, 와이어, 커버 소자, 고정자 바디.

Description

전기 기계의 와인딩용 연결 소자{Connecting element for a winding of an electric machine}
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른, 전기 기계, 특히 브러시리스 소형 모터의, 코일로 이루어진, 다상 와인딩용 연결 소자에 관한 것이다.
상기 방식의 공지된 연결 소자(EP 1 062 720 B1)에서 절연 물질로 이루어진 지지체는 지지체 플레이트이고, 상기 지지체 플레이트는 허브에 의해 박판 패킷으로 구현되는, 와인딩을 지지하는 고정자 바디와 함께 베어링 지지관에 고정되고, 상기 베어링 지지관 자체는 모터 플랜지에 고정된다. 코일 사이의 연결부를 형성하기 위한 전기 도체 스트립이 허브에 동심으로 지지체 플레이트 상에 고정된 도체 레일로서 형성되고, 상기 도체 레일은 스탬핑부로 제조된다. 이 경우 제 1 도체 레일은 상기 도체 레일로부터 구부러진 클립에 의해, 성형점을 형성하기 위해 모든 와인딩 코일 스트랜드들의 코일 단부들과 연결된다. 3 개의 추가 도체 레일들은 제 1 도체 레일 주위에 동심으로 지지체 플레이트 상에 고정되고, 상기 도체 레일들의 클립들은 코일 시작부분과의 연결을 위해 배치된다. 동심 레일들과 상기 동심 레일로부터 도출한 클립들 사이의 교차점을 방지하기 위해, 제 2 도체 레일의 클립은 지지체 플레이트 내에 깊이 배치된 가이드에 의해 제 3 도체 레일 및 제 4 도체 레일 하부로 안내되고, 제 3 도체 레일의 클립은 깊게 배치된 가이드에 의해 제 4 도체 레일 하부로 안내된다. 스탬핑된 재료로 이루어진 도체 레일의 제조시 스크랩(scrap)을 제한하기 위해, 제 1 및 제 3 도체 레일이 제 1 스탬핑 공구에서, 그리고 제 2 및 제 4 도체 레일이 제 2 스탬핑 공구에서, 각 스탬핑 공정에서 제조되고, 각 제 2, 제 3 및 제 4 도체 레일에는 접속을 위한 연결 클립이 제공된다.
청구항 제 1항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 연결 소자는, 전기 도체 스트립용 구부러진 와이어의 사용에 의해 연결 소자용 금속 재료 비용이 현저히 감소되는 장점을 가지는데, 그 이유는 특히 공지된 연결 소자의 경우 80%에까지 이르는 스탬핑시의 과도한 재료 스크랩이 없어지기 때문이다. 상기 재료 스크랩은 제조 과정에 의해 경우에 따라 야기되는 와이어 단부의 커팅에만 국한된다. 재료 폐기의 배제에 의해 절약되는 폐기 비용도 바람직하게 이익이 된다. 둥근 또는 다각형(직각, 4각, 6각형 등)의 횡단면을 가질 수 있는 와이어의 벤딩에 의해, 스탬핑 공구는 저렴한 벤딩 및 핸들링 공구로 대체된다. 고유의 스탬핑 스테이션을 가지지 않는 기업들은, 본 발명에 따른 연결 소자의 제조시, 적은 투자 비용으로 실시될 수 있는 간단하고 저렴한 와이어 벤딩 프로세스를 이용하므로써, 기업의 순생산이 증가할 수 있다.
다른 종속 청구항들 제 2항 내지 9항에서 구현된 조치에 의해 청구항 제 1항에 제시된 연결 소자의 바람직한 실시 및 개선이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 지지체는 와이어 수용을 위해, 부분적으로 방사 방향으로 그리고 부분적으로 축방향으로 오프셋된, 부분적으로 측면으로 개방된 동축의 채널을 가진 원형 플라스틱 링으로서 형성된다. 원형 플라스틱 링이 플라스틱 사출 부분으로서 제조되고, 상기 플라스틱 링의 방사 방향 폭은 대략 모터의 고정자의 요크 링의 방사 방향 두께에 상응하고, 상기 플라스틱 링의 좁은 링 형태에 의해, 공지된 연결 소자의 지지체 플레이트에 비해 재료 비용이 절약된다.
본 발명에 따른 연결 소자가 사용되는 고정자는 청구항 제 10항 내지 제 13항에 제시된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 하기 설명에서 더 자세히 설명된다. 도면은 각각 사시도로 도시된다.
도 1은 고정자에 할당되어 있는 브러시리스 소형 모터의 고정자 내의 와인딩용 연결 소자의 평면도이고,
도 2는 도 1에 따른 연결 소자의 분해도이고,
도 3은 도 1의 연결 소자의 하부에서 본 분해도이다
도 1에 평면 사시도로 도시된 연결 소자(10)는 브러시리스 소형 모터의 고정자(13)의 모두 9 개의 코일들(12)을 포함하는 3 상 코일 와인딩(11)용으로 설계되고, 상기 브러시리스 소형 모터는 전자적으로 정류된 직류 모터(EC-Motor) 또는 동기 모터일 수 있다. 도 1에 사시도로 도시된 고정자(13)는 고정자 바디(14)를 포함하고, 상기 고정자 바디는 공지된 방식으로 중공 실린더형 요크 링(15) 및 본 실시예에서 상기 요크 링으로부터 방사 방향으로 돌출한 총 9 개의 고정자 치형부들(16)을 포함하고, 상기 고정자 치형부들은 여기에 도시되지 않은 회전자와 함께 모터의 작동 공기갭을 제한한다. 각각의 고정자 치형부(16)상에 링형 코일(12)이 감기고, 각각의 코일(12)의 코일 단부들(121 및 122)은 각각의 편평한 연결 핀(17)과 연결된다. 연결핀들(17)은 원주 방향으로 볼 때 등간격으로 배치되고 요크 링(15)의 정면측으로부터 축방향으로 돌출하며, 상기 연결핀들은 절연 링(18)에 의해 요크 링(15)에 대해 전기 절연된다.
연결 소자(10)는 코일들(12) 사이의 연결부들을 형성하기 위해 사용되고, 상기 실시예에서 연결부는, 3 상 와인딩(11)의 각각의 와인딩 상에 3 개의 코일들(12)이 병렬 접속되도록 설계된다.
도 2에서 평면도로, 그리고 도 3에서는 저면도로 각각 분해 도시된 연결 소자(10)는, 총 4 개의 구부러진 와이어들(27 내지 30) 중 하나를 수용하기 위한 총 4 개의 동축의 채널들(23-26)을 포함하는 플라스틱 링형 지지체(20)를 가지고, 상기 와이어들은 코일(12)의 연결을 위해 사용된다. 2 개의 채널들(24 및 26)은 지지체(20)의 하나의 평면에서 방사 방향으로 오프셋되고, 즉 서로 동심으로 놓인다. 상부 채널(23) 및 하부 채널(26)은 지지체(20)의 공통 중간 평면 내의 채널들(24, 25)에 대해 축방향으로 오프셋되며, 외부 채널 벽에 채널 개구들(231 또는 261)을 포함한다. 또한 상부 채널(23)은 채널들(24 및 25)에 대해 방사 방향으로 내부로 오프셋된다. 상응하게 구부러진 와이어들(27 내지 30)은 채널들(23 내지 26) 내에 놓이고, 상기 채널 내에서 지지체(20) 상에 상부 및 하부로부터 축방향으로 장착되는, 플라스틱으로 이루어진 2 개의 링형 커버 소자들(31, 32)에 의해 고정된다. 상부 커버 소자(31)는 상부 채널(25)을 폐쇄하며, 축방향 하부로 돌출하고 방사 방향으로 커버 소자(31)를 지나 돌출하는 폐쇄 바디들(33)로 부분적으로 2 개의 중앙 채널들(24,25)을 커버한다. 하부 커버 소자(32)는 와이어(30)를 내부에 가진 하부 채널(26)을 폐쇄하고, 하부로 돌출하면서, 원주에 오프셋되어 배치된 클램핑 브리지들(34)을 지지하고, 상기 클램핑 브리지들은 연결 소자(10)가 요크 링(15)의 정면측에 장착될 때, 와인딩된 고정자 치형부들(16) 사이에 삽입되고, 방사 방향으로 넌-포지티브 결합 방식으로 요크 링(15)의 내벽에 접촉된다. 양 커버 소자들(31, 32)은 지지체(20)에 고정 연결되고, 이것은 예컨대 클립핑, 접착 또는 초음파 용접에 의해 실행될 수 있다.
지지체(20)에는 플라스틱으로 사출성형된 터미널 보드(terminal board)(36)가 배치되고, 상기 터미널 보드에는 각각 하나의 와인딩 상용 3 개의 연결 터미널(37,38,39)이 제공된다. 와이어들(27 내지 29)의 와이어 단부들은 핫-스태킹(Hot-Stacking)에 의해 전기 및 기계적으로 연결 터미널(37 내지 39)과 연결된다. 와이어들(27 내지 30)은 그 연장부에 벤딩부들(35)을 포함하고, 상기 벤딩부들은 와이어들(27 내지 30)을 고정자(13)의 연결 핀들(17)에 연결시키는데 사용된다. 와인딩 상당 3 개의 평행하는 코일들(12)을 포함하는 3상 와인딩(11)에 따라, 와이어들(27 내지 19)은 각각 3 개의 벤딩부들(35)을 가지고, 와인딩 상들의 성형점을 형성하기 위해, 와이어(30)는 총 9 개의 벤딩부들(35)을 가진다. 상기 2 개의 중앙 채널들(24, 25) 내에 삽입되는 와이어들(28 및 29) 내의 벤딩부들(35)은 채널들(24, 25)의 채널 상부 에지를 거쳐 방사 방향으로 연결 핀들(17)로 안내되고, 상부 또는 하부 채널(23 또는 26) 내에 삽입되는 와이어들(27 및 30) 내의 벤딩부들(35)은 채널 개구들(231 또는 261)을 통해 측면으로 안내되고, 이어서 축방향으로 구부러짐으로써, 연결 핀들(17)의 평면에 도달된다. 벤딩부들(35)과 연결 핀들(17) 사이의 전기 접속은 용접, 납땜 또는 절연 변위(insulation displacement)에 의해 이루어진다. 대안적 실시예에서 연결 핀들(17)이 생략될 수 있고, 코일 단부들(121, 122)은 벤딩부들(35) 상에 직접 용접될 수 있다.
연결 소자(10)의 지지체(20)는 장착 부품을 위한 추가 고정 방법을 가질 수 있다. 클램핑 브리지들(34)은 동시에 고정자(13)에 대한 연결 소자(10)의 센터링을 위해 사용된다. 추가로 고정부가 제공될 수 있고, 상기 고정부는 연결 소자(10)가 고정자(13)에 배치되는 경우, 코일(12)의 코일 단부들(121, 122)에 대해 벤딩부(35)를 자동으로 정확하게 할당한다.
물론 상기 연결 소자는 9 개의 코일을 포함하는 3 상 와인딩의 연결에만 국한되지는 않는다. 코일의 접속을 위해 와이어 내의 벤딩부 및 구부러진 와이어의 개수가 상응하게 매칭되는 경우, 임의의 상 및 코일 개수를 가진 각각의 와인딩이 연결될 수 있다.

Claims (16)

  1. 절연 물질로 이루어진 지지체(20), 및 상기 지지체(20) 상에 배치되는, 코일들(12) 사이의 연결부들을 형성하기 위한 전기 도체 스트립들을 포함하는, 전기 기계의 코일들(12)로 이루어진, 다상 와인딩(11)용 연결 소자에 있어서,
    상기 전기 도체 스트립들이 구부러진 와이어들(27-30)로서 구현되고,
    상기 지지체(20)에는 연결 터미널들(37-39)을 포함하는 터미널 보드(36)가 배치되고, 상기 와이어들(27-29)의 각각의 하나의 와이어 단부가 하나의 연결 터미널(37-39)에 연결되는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 와이어들(27-30)이 동심의 채널들(23-26) 내에 수용되고, 상기 채널들은 부분적으로 방사 방향으로 및 부분적으로 축방향으로 서로 오프셋되어 상기 지지체(20) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 채널들(23-26) 내에 상기 와이어들(27-30)의 고정이 절연 물질로 이루어진 2 개의 링형 커버 소자들(31, 32)에 의해 실현되고, 상기 커버 소자들은 상기 지지체(20)의 상부면 및 하부면 상으로 배치되고 상기 지지체와 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 지지체(20)의 하부면에 배치된 상기 커버 소자(32) 상에, 기계 내에 공간적 고정을 위한 고정 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상부 채널(25)이 상기 상부 커버 소자(31)에 의해 및 하부 채널(26)이 상기 하부 커버 소자(32)에 의해 커버되고, 상기 상부 커버 소자(31)는 원주 방향으로 오프셋되고 축방향 하부로 돌출하는 폐쇄 바디들(33)을 포함하고, 상기 폐쇄 바디들은 서로 방사 방향으로 오프셋되는 2 개의 중앙 채널들(24, 25) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 와이어들(27-30)이 그 연장부에 상기 와인딩(11)의 상기 코일들(12)의 코일 단부들(121, 122)의 연결을 위한 벤딩부들(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 벤딩부들(35)이 채널 상부 에지를 거쳐, 그리고 측면 채널 개구들(231, 261)로부터, 방사 방향으로 채널들(23-26)로부터 안내되는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  8. 삭제
  9. 제 2 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체(20)가 원형 플라스틱 링으로서 형성되고, 상기 플라스틱 링내에 채널들(23-26)이 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  10. 고정자 바디(14) 및 상기 고정자 바디 내에 삽입되는, 다상 코일들(12)로 이루어진 와인딩(11)을 포함하는, 전기 기계용 고정자에 있어서,
    상기 코일(12)을 연결하는 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 연결 소자(10)가 제공되는 것을 특징으로 하는 고정자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 연결 소자(10)가 상기 고정자 바디(14)의 정면측에 배치되고, 상기 지지체(20)에 형성된 고정 수단이 상기 지지체(20)의 둘레에서 오프셋된 클램핑 브리지들(34)로 형성되고, 상기 클램핑 브리지들은 방사 방향으로 넌-포지티브 결합 방식으로 상기 고정자 바디(14)의 내벽에 접촉하는 것을 특징으로 하는 고정자.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 코일(12)의 상기 코일 단부들(121, 122)이 연결 핀들(17) 상에 배치되고, 상기 연결 핀들은 상기 고정자 바디(14)의 정면측에서 상기 고정자 바디로부터 축방향으로 돌출하며, 상기 연결핀들(17)이 상기 연결 소자(10)의 와이어들(27-30) 내의 벤딩부들(35)과 도전 접속되는 것을 특징으로 하는 고정자.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 코일들(12)이 링 코일들로서 형성되고, 상기 코일들은 상기 고정자 바디(14)의 요크 링(15)으로부터 방사 방향으로 돌출하는 고정자 치형부들(16)에 와인딩되는 것을 특징으로 하는 고정자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어들(27-30)은 둥근 또는 다각형의 횡단면을 갖고 와이어-벤딩 처리에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 기계는 브러시리스 소형 모터인 것을 특징으로 하는 연결 소자.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 기계는 브러시리스 소형 모터인 것을 특징으로 하는 고정자.
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