KR101988544B1 - 전기 기계의 전자기 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 기계, 특히, 자동차의 조절 드라이브의 전자기 구조(2)에 관한 것이며, 전자기 구조는, 원형 구조(8)를 형성하도록 배열되고 코일 와인딩(6a) 및 연결부(6b)를 포함하는 다수의 코일들(6)을 포함한다. 상기 코일들(6)은, 각각, 각각의 연결부들(6b)과 접촉하는 전도체 브릿지(10)에 의해 쌍으로 전기적으로 연결된다. 각각의 전도체 브릿지(10)는 할당된 코일들(6)로부터 축방향(A)으로 배열되며, 각각의 전도체 브릿지(10)는 안내 플레이트(18, 18', 18'')의 수용 엘리먼트(20)에 적어도 부분적으로 배열된다.

Description

전기 기계의 전자기 구조{ELECTROMAGNETIC STUCTURE OF AN ELECTRIC MACHINE}

본 발명은 전기 기계, 특히, 자동차의 조절 드라이브(adjustment drive)의 전자석 구조(electromagnet structure)에 관한 것이며, 상기 전자석 구조는 원형 구조에 배열된 다수의 코일들을 갖는다.

자동차들, 특히 파워 스티어링 배열체들(power steering arrangements)의 경우의 조절 드라이브들은 전형적으로, 전기 모터의 형태로 구체화된다. 이러한 유형의 전기 모터들은 3-상 전류에 의해 작동되며, 원형 구조에 자극들(magnetic poles)로서 배열된 다수의 코일들을 포함하는 전자석 구조를 갖는 고정된 스테이터(stator)를 포함한다. 각각의 경우에, 코일들은, 전기 전도성 재료로 만들어진, 코일 와인딩(winding) 및 커넥터(connector)를 포함한다. 각각의 경우에, 전자석 구조의 코일 와인딩들은 바람직하게, 전기 전도성이 아닌 코일 본체 상에 와인딩된다. 영구 자석들을 갖는 브러시리스(brushless) 전기 모터인 경우에 그리고 소위 정류자(commutator) 모터인 경우에, 로터(rotor)는 전자석 구조의 내부에 회전 가능한 방식으로 배열되고, 상기 로터 그 자체에는 코일 와인딩 또는 필드(field) 와인딩이 제공된다. 전기 전류가, 스테이터-측(stator-side) 코일들에 의해 형성된 상 와인딩들(phase windings)을 통해 흐른다면, 따라서, 로터의 자기장과 교차하는 여자계(exciter field)가 형성되고(built up), 그 결과로서 로터는 로터의 로터축을 중심으로 회전한다.

일반적으로, 각각의 경우에, 코일들 중 2개는 코일쌍(coil pair)으로서 서로 연결되고, 전도체 트랙(conductor track)은 각각의 커넥터들에 의해 전기적으로 접촉된다. 전자석 구조의 진동(vibration)의 경우에, 상이한 상들의 코일쌍들의 전도체 브릿지들(bridges)이 전기 전도성 방식으로 서로 물리적으로 접촉하는 것이 가능하다. 발생하는 상 연결들은 전기 모터의 오작동(malfunction)을 야기하고, 특히, 파워 스티어링 배열체의 경우에 스티어링할 때, 바람직하지 않은, 안전성에 치명적인(safety critical) 증가된 제동 토크(braking torque)를 야기한다.

일반적으로, 이러한 상 커넥터 문제를 회피하기 위해, 전도체 브릿지들은 합성 재료의 비-전기 전도성 절연 튜브에 의해 커버된다. 결과적으로, 스테이터 시스템을 생산할 때 부가적인 생산 단계가 생성되고, 이는 스테이터 시스템의 생산 비용들 및 생산 절차의 기간에 부정적으로 영향을 끼친다.

본 발명의 목적은, 특히 생산하기에 간단하고 편리하게(expediently) 비용-효율적인, 전기 기계의 특히 적합한 전자석 구조 및 특히 적합한 전기 기계를 제공하는 것이며, 유리하게, 안전성이 증가된다.

이러한 목적은 본 발명에 따라서, 전자석 구조에 관하여, 청구항 제 1 항의 특징들에 의해, 그리고 전기 기계에 관하여는, 청구항 제 10 항의 특징들에 의해 달성된다. 유리한 실시예들 및 추가적인 개발들은 종속 청구항들의 요지이다.

전자석 구조는 전기 기계의 컴포넌트이다. 전기 기계는 특히 전기 모터이고, 전기 모터는 브러시들(정류자 모터)을 포함하거나 브러시리스이다. 편의상, 전기 모터는 자동차의 조절 드라이브의 컴포넌트이며, 파워 스티어링 배열체가 조절 드라이브를 포함하는 것이 바람직하다. 전자석 구조는, 각각의 경우에, 전기 전도성 재료로 만들어진 코일 와인딩을 갖는 다수의 코일들을 포함한다. 코일 와인딩들은, 예로써, 코팅된 구리 와이어로 만들어진다. 또한, 각각의 코일은, 코일 와인딩과 전기적 방식으로 접촉하며 편의상 상기 코일 와인딩의 하나의 부분으로서 구체화되는 커넥터를 포함한다. 특히, 코일 와인딩들은, 코일 본체의 안정성을 증가시키는 비-전기 전도성 재료로 구체화되는 코일 본체 상에 와인딩된다. 코일들은 원형 구조로 배열되며, 코일 와인딩들의 중앙 개구부들은 방사상으로(radially) 배향된다(oriented). 다시 말해서, 코일 본체의 배열체는 중공 원통 형상(hollow cylindrical shape)을 포함한다. 전기 기계의 축방향은, 전자석 구조의 축과 일치하는 회전축에 대해 평행하다. 각각의 코일의 커넥터는, 특히, 각각의 코일 와인딩의 축방향으로 배열된다.

인접한 코일 와인딩들은 편의상 서로에 대해 전기적으로 절연되며, 예로써, 상기 코일 와인딩들은 서로에 대해 이격되고, 이러한 방식으로 형성된 간격 내에, 편의상 전기 절연체가 배열된다. 절연체는 특히, 합성 재료 또는 공기(air)이다. 전자석 구조의 2개의 코일 와인딩들은, 각각의 경우에, 또한 와이어 브릿지로도 알려져 있는 전도체 브릿지에 의해, 코일쌍으로서 서로 전기적으로 연결되며, 편의상 코일 와인딩들은 서로 바로(directly) 인접하지 않는다. 이러한 목적을 위해, 전도체 브릿지는 코일들의 각각의 커넥터들에 의해 접촉된다. 전도체 브릿지들은 편의상, 각각의 커넥터들과 함께 그리고 특히, 할당된(allocated) 코일 와인딩들과 함께, 하나의 부분으로서 구체화된다. 생산은 이러한 방식으로 간략화된다. 전도체 브릿지들은 할당된 코일 와인딩들에 대해 축방향으로 이격된다. 모든 전도체 브릿지들이 코일 와인딩들의 공동 측 상에 축방향으로 위치되는 것이 바람직하다.

전자석 구조는, 전도체 브릿지들의 개수에 대응하는 다수의 수용 배열체들(receiving arrangements)을 갖는 안내 플레이트(guiding plate)를 포함한다. 조립된 상태에서, 전도체 브릿지는 각각의 수용 배열체에 배열되고 그리고/또는 상기 수용 배열체에 고정된다. 전도체 브릿지들이 클램핑(clamping) 방식으로 수용 배열체들에 체결되는(fastened) 것이 바람직하다. 비교적 간단한 조립은, 전도체 브릿지를, 대응하는 수용 배열체 내에 삽입하는 것에 의해 가능하게 되고, 전도체 브릿지는 비교적 안정된(secure) 방식으로 유지된다. 각각의 수용 배열체는 편의상, 홈(groove)에 의해 형성된다. 홈-형상 수용 배열체의 단면은 편의상, 전도체 브릿지의 단면에 맞도록 조절된다. 특히, 각각의 전도체 브릿지의 단면은 원형이고, 각각의 홈의 단면은 본질적으로, 180°보다 더 큰, 원의 세그먼트(segment)이다. 이러한 방식에서, 전도체 브릿지가, 각각의 수용 배열체 내에, 비-포지티브 록킹(non-positive locking) 방식으로 놓이는 것이 가능하게 된다. 다시 말해서, 전자석 구조를 조립할 때, 각각의 전도체 브릿지는 각각의 대응하는 수용 배열체 내에 스냅핑된다(snapped). 이러한 유형의 체결 때문에, 조립 절차 동안 접착제 재료들의 보조를 생략하는 것이 가능하다.

안내 플레이트는 바람직하게, 비-전기 전도성 재료, 특히, 합성 재료로 생산되고, 그리고/또는 단일 부분으로서 구체화된다. 특히, 안내 플레이트는 코일 와인딩들과 전도체 트랙들 사이에 적어도 부분적으로(in part) 배열된다. 이러한 방식에서 안내 플레이트에 의해, 전도체 브릿지들의 이격 및 그 결과로서 상기 브릿지들 사이에서의 전기적 분리(galvanic separation)가 보장되며, 생산 동안에 하나의 컴포넌트, 즉, 안내 플레이트를 조립하는 것만이 필수적이다.

전도체 브릿지의 위치는 안내 플레이트의 사용 때문에 안정화되며, 상기 전도체 브릿지들은, 전기 기계를 작동시킬 때, 추가적인 전기 전도성 컴포넌트들, 특히, 인접한 전도체 브릿지를 향해 이동하는 것이 방지된다. 게다가, 코일쌍은, 안내 플레이트의 사용 때문에, 부가적인 생산 단계 없이, 와인딩될 수 있고 구성될 수 있다. 결과적으로, 유리하게, 전자석 구조의 생산 비용들은 감소한다.

안내 플레이트는 바람직하게, B-측 베어링 플레이트(B-side bearing plate)의 측 상에, 즉, 전기 기계의 샤프트 출력부(shaft output) 반대쪽에(opposite) 배열된다. 이러한 방식에서, 전기 기계를 조립할 때 그리고 샤프트를 추가적인 컴포넌트들에 커플링할 때, 전도체 브릿지들 및/또는 안내 플레이트에 대한 손상이 회피된다. 전도체 브릿지들이 전자 시스템과 코일 와인딩들 사이에 축방향으로 배열되는 것이 바람직하다. 전자석 구조는 편의상, 스테이터의 컴포넌트이고 그리고/또는 10 내지 16개의 코일들을 포함한다. 특히, 전자석 구조는 12개의 코일들 및 6개의 전도체 브릿지들을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 수용 배열체들은 코일 와인딩들에 대해서 이격된다. 전기 기계가 내부 로터이고 전자석 구조가 스테이터의 컴포넌트라면, 수용 배열체들은 편의상, 내부를 향해 오프셋되는데(offset), 다시 말해서, 결과적으로, 회전축에 대해, 코일 와인딩들보다 더 작은 간격을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 안내 플레이트는, 특히, 원형 구조와 동심인(concentric) 중앙 개구(aperture)를 포함한다. 특히, 안내 플레이트는 중공 원통 방식의 개구의 영역에 형성된다. 수용 배열체들은 바람직하게, 이러한 방식으로 형성된 중공 원통의 둘레 표면 상에 배열되며, 결과적으로, 코일 본체들을 향해 방사상 내측으로 오프셋된다. 수용 배열체들은 예로써 본질적으로, 이러한 유형의 실시예의 원형 구조에 대해 접선 방향으로(tangentially) 연장된다.

적합한 추가적인 개발에서, 안내 플레이트는 방사상으로 배향된 돌출부들(projections)을 갖는 스타(star)를 포함하고, 돌출부들 각각은 코일 와인딩들 중 하나 내에 배열된다. 이러한 방식에서, 코일들 및 안내 플레이트의 위치 결정은 간략화된다. 예로써, 돌출부들은 방사상 내측으로 배향된다. 결과적으로, 자유 단부(free end)는, 회전축에 대해, 스타의 나머지 영역들보다 더 작은 간격을 포함한다. 그러나, 돌출부들은 방사상 외측으로 정렬되고 돌출부들의 자유 단부들은 방사상 방향으로 스타의 외측 경계를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 방식에서, 코일들의 조립은 간략화된다.

편의상, 돌출부들 각각은 탄성 엘리먼트(resilient element)를 포함하고, 탄성 엘리먼트에 의해 각각의 코일은 클램핑 방식으로 고정될 수 있다. 결과적으로, 코일들의 하나의 조립체는 간락화된다. 바람직한 추가적인 개발에서, 탄성 엘리먼트는, 특히, 방사상으로 배향된 리프 스프링(leaf spring)을 포함한다. 편의상, 리프 스프링은 각각의 돌출부와 함께 하나의 부분으로서 구체화되며, 이는 생산 비용들을 감소시킨다. 유리하게, 각각의 코일은, 안내 엘리먼트에 대응하는 윤곽을 포함하며, 탄성 엘리먼트는 조립된 상태에서 상기 윤곽에 의해 래칭된다(latched). 편의상, 비-포지티브 록킹 연결이, 탄성 엘리먼트들에 의해, 코일들과 안내 플레이트 사이에 형성된다. 결과적으로, 상기 코일들 및 안내 플레이트의, 서로에 대한 운동이 방지되고, 소음 부하(noise loading) 및 또한 재료 로딩(material loading)이 감소된다.

유리한 일 실시예에서, 스타는 특히, 적층 코어(laminated core)와 직접 기계적 접촉을 하고, 바람직한 실시예에서의 적층 코어는 스테이터 적층 코어이다. 처음에, 생산 동안 안내 플레이트는 스테이터 적층 코어에 부착되며, 그 다음에, 코일 와인딩들은 스타의 돌출부들 및 스테이터 적층 코어의 돌출부들 상에 플러깅된다(plugged). 플러깅(plugging) 절차 동안 또는 방사상 방향으로 조립할 때, 코일쌍들 간의 전도체 브릿지의 처음의 팽팽한(taut) 와이어가 플러깅 절차 동안에 코일쌍들 간에서 처음에 축 늘어지는(hangs loose) 것이 주지되어야 한다. 전도체 브릿지는 이후의 절차에서 수용 배열체에 위치된다.

적절한 추가적인 개발에서, 스타의 형상은 적층 코어의 박판(lamina)의 형상과 일치한다. 조립된 상태에서, 스타는 편의상, 적층 코어 상에 딱 맞게 놓이고(flush on), 돌출부들은 편의상, 적층 코어의 치형부들(teeth)과 정렬된다. 특히, 조립 절차 동안 안내 플레이트의 스타는 마지막 또는 최종 박판의 유형에 따라 적층되고, 이러한 방식에서, 적층 코어와 안내 플레이트의 복합물(composite)이 생성된다.

요약하면, 코일 본체들은 바람직하게, 적층 코어의 치형부들 상에 배열된다. 다시 말해서, 각각의 경우에, 각각의 치형부는 코일 와인딩 내에 배열된다. 치형부들은 바람직하게, 적층 코어가 스타 형상으로 구체화되도록, 방사상으로 연장된다. 각각의 코일쌍의 2개의 코일 와인딩들은 바람직하게, 원형 구조에서 서로에 대해 본질적으로 90°만큼 오프셋된 치형부들 상에 위치된다. 안내 플레이트는 편의상, 전도체 브릿지들을 향하는(facing) 적층 코어의 코어와 전도체 브릿지들 사이에 위치된다. 특히, 안내 플레이트는 적층 코어 상에 놓이고, 따라서, 적층 코어와 직접적인 기계적 접촉을 한다.

수용 배열체들은 유리하게, 회전축에 대해 점 대칭 방식으로 배열되는 2개의 그룹들로 분배된다. 특히 유리한 실시예에서, 수용 배열체들은 축방향으로(axially) 배열된다. 다시 말해서, 수용 배열체들은 축방향으로 이어지고 그리고/또는 연장된다. 수용 배열체들 그 자신들은, 전도체 브릿지들이 마찬가지로 서로에 대해서 접선 방향으로 이격되도록, 서로에 대해 접선 방향으로 이격된다. 각각의 수용 배열체는 편의상, 축방향으로 연장되는 홈에 의해 형성된다. 예로써, 안내 플레이트는, 전도체 브릿지들의 개수 또는 수용 배열체들의 개수에 대응하는 다수의 유지 아암들을 포함하고, 각각의 경우에, 상기 유지 아암들은 유지 엘리먼트를 포함한다. 전도체 브릿지들 중 하나는 각각의 유지 엘리먼트에 의해 고정된다. 특히, 유지 엘리먼트들은 방사상으로 연장된 슬롯들, 노치들(notches), 또는 홈들이다. 결과적으로,각각의 전도체 브릿지는, 전도체 브릿지들의 운동이 제한되도록, 각각의 경우에, 유지 엘리먼트들 중 하나 및 수용 배열체들 중 하나에 의해 고정된다. 요약하면, 각각의 전도체 브릿지 및 그에 따라 유사하게 각각의 수용 배열체는 하나의 유지 엘리먼트에 정확하게 할당된다. 편리하게, 각각의 유지 엘리먼트는 할당된 전도체 브릿지의 단부 영역에 위치되고, 대응하는 수용 배열체는 이러한 전도체 브릿지의 나머지 단부 영역에 위치된다. 각각의 수용 배열체는 유리하게, 대응하는 유지 엘리먼트에 대해 접선 방향으로 이격되고, 그리고 특히, 회전축에 대해서 본질적으로 90°만큼, 그러나 예컨대, 적어도 80°, 85°, 95°또는 100°만큼 오프셋된다.

바람직한 추가적인 개발에서, 각각의 유지 아암은, 대응하는 수용 배열체와 비교하여, 특히 외부를 향하여, 접선 방향으로 그리고 방사상으로 오프셋된다. 그 결과, 전도체 브릿지들은 유사하게, 방사상으로 그리고 접선 방향으로 연장되며, 전도체 브릿지들 간의 기계적 접촉이 방지될 수 있다. 예로써, 모든 유지 아암들의 할당된 수용 배열체에 대한 모든 유지 아암들의 오프셋의 방향 및/또는 정도는 일정하다. 전도체 브릿지들은 편의상, 동일하게 배향되고 부분별로(in sections) 평행하게 연장된다. 특히, 전도체 브릿지들은 적어도 서로 교차하지(cross) 않는다. 각각의 유지 아암은 유리하게, 유지 아암에 의해 고정된 전도체 브릿지와 전기적으로 접촉되는 커넥터에 대해서, 축방향으로 오프셋된다. 특히, 각각의 유지 아암의 유지 엘리먼트는 할당된 커넥터들 중 하나를 축방향으로 커버한다. 다시 말해서, 유지 아암들 상의, 축방향의 각각의 커넥터의 돌출부는 적어도 부분적으로, 유지 엘리먼트들 중 하나 내에 있다. 각각의 커넥터는 편의상 근본적으로, 각각의 전도체 브릿지와의 접촉부(contact site)에 대해 축박향으로 연장되고, 각각의 전도체 브릿지는 유사하게, 할당된 유지 엘리먼트와 각각의 접촉부 사이에서 축 방식으로 연장된다. 이러한 방식에서, 안내 배열체 및 전도체 브릿지들의 조립체는 간략화된다. 유지 아암들은 유리하게, 회전축에 대해 본질적으로 점 대칭 방식으로 배열되는 2개의 그룹들로 분배된다. 적어도, 유지 엘리먼트들의 위치는 회전축에 대해서 점 대칭적이다.

결과적으로, 전도체 브릿지들은, 코일 와인딩들에 대해서 축방향으로 오프셋된 평면에 위치되고, 전도체 브릿지들은 바람직하게, 본질적으로 접선의 그리고 방사상의 범위를 포함한다. 다시 말해서, 전도체 브릿지는, 코일쌍의 2개의 코일 와인딩들 사이에 위치된 모든 코일 와인딩들에 걸쳐서 안내되며, 특히 유지 아암들에 의해, 각각의 코일 와인딩은 전도체 트랙에 대해 이격되고 결과적으로 전기적으로 절연된다.

대안적인 실시예에서, 수용 배열체들은 축방향으로 그리고 접선 방향으로 연장된다. 다시 말해서, 수용 배열체들이 홈들로서 구체화되는 경우에, 수용 배열체들에 의해 나선 형상이 구체화된다. 이러한 실시예에서, 수용 배열체들은 유리하게, 중공 원통이 존재하는 경우에 중공 원통 표면 상의 외측 나사산의 유형에 따라서 대략 코일 형상 또는 나선 형상으로 연장된다. 결과적으로, 수용 배열체들은 축방향에 대해서 경사 각도로 경사진다. 특히, 수용 배열치들은 서로에 대해 인접하여 적어도 부분적으로 축방향으로 연장된다. 유리한 실시예에서, 수용 배열체들은 코일 와인딩들에 대해 그리고 특히, 상기 스타가 존재한다면, 안내 플레이트의 스타에 대해, 축방향으로 적어도 부분별로 이격된다. 이러한 방식에서, 전도체 브릿지들은 수용 배열체들에 의해 코일 본체들로부터 멀리 안내되며, 결과적으로, 상기 전도체 브릿지들이 서로 접촉하게 되는 것이 방지되도록 또는 서로 더 근접하게 이동하는 것 - 이는, 전기적 플래시오버(flashover)를 야기할 수 있음 - 이 방지되도록 이격된다.

바람직한 실시예에서, 수용 배열체들은 방사상으로 그리고 또한 접선 방향으로 연장된다. 결과적으로, 전도체 브릿지들에 대한 안내 배열체 기하형상(geometry)이 안내 플레이트 상에 제공되고, 그러한 안내 플레이트를 이용하여 가능한 한 간단한 조립이 보장된다. 게다가, 전도체 브릿지들은 결과적으로, 서로에 대해서 안전한 간격으로 위치된다. 유리한 방식에서, 수용 배열체들은 적어도 2개의 그룹들로 분배되고, 특히 일정한, 동일한 그룹의 수용 배열체들 간의 간격은, 나머지 그룹의 수용 배열체들에 대한 간격보다 더 작다. 결과적으로, 전도체 브릿지들은 서로 비교적 멀리 이격되며, 전자석 구조의 코일 본체들의 효율적인 와인딩이 가능해진다.

전기 기계는 특히, 자동차의 조절 드라이브이다. 조절 드라이브는 자동차 스티어링 시스템의 서보(servo) 드라이브인 것이 바람직하다. 전기 기계는, 원형 구조로 배열된 다수의 코일들을 갖는 전자석 구조를 포함하고, 상기 코일들은, 각각의 경우에, 코일 와인딩 및 커넥터를 포함한다. 각각의 경우에, 코일들은 전도체 브릿지에 의해 쌍들로 서로 전기적으로 연결되며, 각각의 전도체 브릿지는 각각의 커넥터들에 의해 접촉된다. 각각의 전도체 브릿지는 할당된 코일들로부터 축방향으로 이격되고, 각각의 전도체 브릿지는 적어도 부분적으로 안내 플레이트의 수용 배열체에 배열된다. 특히, 전자석 구조는, 유리하게 브러시리스인 전기 모터로서 구체화된 전기 기계의 스테이터의 컴포넌트이다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 이하에서 도면에 관하여 추가적으로 설명된다. 도면들에서:
도 1은, 안내 플레이트를 갖고 12개의 코일들을 갖는 전자석 구조의 사시도를 예시하고,
도 2는 코일쌍의 사시도를 예시하며,
도 3은 안내 플레이트의 사시도를 예시하고,
도 4는, 도 3에 따른 안내 플레이트의 평면도를 예시하며,
도 5는, 도 3 또는 도 4에 따른 안내 플레이트의 측면도를 예시하고,
도 6은 안내 플레이트의 제 2 실시예를 갖는 전자석 구조의 추가적인 실시예의 사시도를 예시하며,
도 7은, 도 6에 따른 안내 플레이트의 사시도를 예시하고,
도 8은, 도 7에 따른 안내 플레이트의 평면도를 예시하며,
도 9는, 도 7 또는 도 8에 따른 안내 플레이트의 측면도를 예시하고,
도 10은 안내 플레이트의 제 3 실시예를 갖는 전자석 구조의 추가적인 실시예의 사시도를 예시하며,
도 11은, 도 10에 따른 전자석 구조의 평면도를 예시하고,
도 12는 도 10에 따른 안내 플레이트의 사시도를 예시하며, 그리고
도 13은, 도 11 또는 도 12에 따른 안내 플레이트의 평면도를 예시한다.
모든 도면들에서, 서로 대응하는 치수들 및 부분들에는 동일한 참조 번호들이 제공된다.

도 1은, 추가적으로 예시되지 않은 전기 모터의 전자석 구조(2)를 예시하고, 전자석 구조(2)는 전기 모터의 스테이터의 컴포넌트이다. 전자석 구조(2)는 12개의 코일 본체들(4)을 포함하며, 코일 본체들은 합성 재료로 구체화되고, 각각의 경우에, 코일(6)이 코일 본체 상에 와인딩된다. 특히, 코일들(6)은 코팅된 구리 와이어로 생산되며, 각각의 경우에, 코일 와인딩(6a) 및 커넥터(6b)를 포함한다(도 2).

코일 본체(4) 및 코일들(6)은 환형 원형 구조(8)로 배열된다. 전기 모터의 로터는, 조립된 상태에서 원형 구조(8)의 내부 내에서 로터가 회전할 수 있는 방식으로 장착되며, 상기 로터는, 전자석 구조(2)의 여자계에 의한 작동 동안에 회전축(9)을 중심으로 회전한다. 각각의 경우에, 2개의 코일들(6)은, 전도체 트랙(10)에 의해 전기 전도성 방식으로 전기적으로 연결되며, 조립체로서 코일쌍(12)으로 결합된다(도 2). 각각의 전도체 브릿지(10)는 각각의 코일들(6)의 커넥터들(6b)에 의해 전기적으로 접촉된다. 각각의 전도체 브릿지(10)는 대응하는 코일들(6)과의 하나의 부분으로서 구체화된다. 각각의 경우에, 도면들에서, 예시적인 방식으로, 이러한 유형의 오직 하나의 코일 쌍 조립체(12)에 참조 번호들이 제공된다.

코일쌍들(12)은, 코일 본체(4)의 중앙 개구들이 원형 구조(8)를 향해 방사상으로 배향되는 방식으로 배향된다. 중공 원통 원형 구조(8) 및 전기 모터의 축방향(A)은 회전축(9)에 대해 평행하다.

6개의 캐스케이딩 코일쌍들(12)은, 전기 3-상 전류에 의해 전기 모터를 작동시킬 때, 에너자이징되고 전자석 구조(2)의 6개의 자극 영역들을 형성한다. 전자석 구조(2)의 코일쌍들(12)은 서로 직렬로 또는 병렬로 연결된다. 각각의 코일쌍(12)의 전도체 브릿지(10)는 본질적으로 회전축(9)의 방향으로 연장된다.

코일 본체들(4)은 스테이터 적층 코어(16)의 스테이터 치형부들(추가적으로 예시되지 않음) 상에 배열되고, 스테이터 치형부들은 스테이터 적층 코어(16)의 방사상으로 연장되는 스타-형상 돌출부들로서 구체화된다. 다시 말해서, 돌출부들은 각각의 코일 본체(4)의 중앙 개구 및 코일 와인딩들(6a) 내에 위치되고, 코일 와인딩들은 상기 코일 본체 상에 와인딩된다. 각각의 코일쌍(12)의 2개의 코일 와인딩들(6a)은, 회전축(9)에 대해서 서로에 대해 본질적으로 90°만큼 오프셋된 스테이터 치형부들 상에 위치된다.

전도체 브릿지들(10)의 개수에 대응하는 다수의 홈-형상 수용 배열체들(20)을 갖는 안내 플레이트(18)는 스테이터 적층 코어(16) 상에 배열되고, 안내 플레이트(18)는 스테이터 적층 코어(16)의 스테이터 박판 상에 놓이며, 상기 스테이터 박판은 B-측 베어링 플레이트의 측 상에 축방향(A)으로 배열된다. 다시 말해서, 안내 플레이트(18)는 전기 모터의 샤프트 출력부에 대해 배열된다. 안내 플레이트(18)는 비-전기 전도성 합성 재료로 생산된다. 조립된 상태 - 도 1에서 명백한 바와 같이 - 에서, 전도체 브릿지(10)는 수용 배열체들(20) 각각에 배열되고, 상기 수용 배열체에 클램핑 방식으로 고정된다. 결과적으로, 안내 플레이트(18)는 적어도 부분적으로, 코일 와인딩들(6a)과 전도체 브릿지들(10) 사이에 축방향(A)으로 배열된다.

도 2는, 예시적인 상세한 방식으로, 코일쌍(12)을 예시한다. 각각의 경우에, 코일들(6)은, 각각의 코일 와인딩(6a)에 의해 전기 전도성 방식으로 커넥터(6b)에 연결되고 상기 코일 와인딩과의 하나의 부분으로서 구체화되는 접촉 단부(22)를 포함한다. 접촉 단부들(22)은, 전자석 구조(2)를 제어하고 공급하기 위해, 제어 디바이스(추가적으로 예시되지 않음) 및 전기 모터의 전류 소스에 커플링된다. 2개의 커넥터들(6b)은 전도체 브릿지(10)에 의해 전기적으로 접촉된다. 생산 동안, 2개의 코일들(6) 및 전도체 브릿지(10)는 공동 와이어로부터 와인딩된다. 결과적으로, 코일들(6) 그리고 또한 전도체 트랙(10)은, 단일 치형부 와인딩 기술을 사용하여 코일 본체(4) 주위에 와인딩되는 구리 와이어로부터 하나의 부분으로서 구체화된다. 코일 본체들(4)은 본질적으로, 비-전기 전도성 합성 재료로부터 구체화되는 직사각형의 사출 성형된 컴포넌트들이고, 원형 구조(8)의 내측 및 외측 둘레를 향하여 방사상 방향으로의 유지 벽(24)을 포함한다. 결과적으로, 코일 본체(4)는 본질적으로, 축방향(A)으로 H-형상 단면을 포함하고, 코일 와인딩들(6a)은 수평 H-아암 주위에 와인딩된다.

결과적으로, 접촉 단부들(22)은, 용접 연결 또는 납땜 연결에 의해, 프레싱 절차 등에 의해서, 동일한 상의 인접한 코일쌍들(12)과 접촉하게 된다. 전자석 구조(2)는 본질적으로, - 도 1에 예시된 바와 같이 - 제 1 코일쌍 조립체(26) 및 제 2 코일쌍 조립체(28)를 포함한다. 코일쌍 조립체들(26, 28)은, 각각의 경우에, 작동 동안에 코일쌍 조립체(26, 28)의 각각의 전도체 브릿지(10)가 상이한 전류 상으로 이어지는 방식으로, 캐스케이딩 방식으로 서로 직렬로 전기적으로 연결된 3개의 코일쌍들(12)을 포함한다. 전도체 브릿지들(10)은, 인접한 전도체 브릿지들(10) 사이의 전류 상들을 전기적으로 분리시키기 위해, 수용 배열체(20) 내의, 안내 플레이트(18)의 영역에 재배치된다. 결과적으로, 전도체 브릿지(10)의 위치는 안정화되고, 상기 전도체 브릿지는, 전기 모터의 작동 동안에, 추가적인 전기 전도성 컴포넌트, 특히 인접한 전도체 브릿지(10)를 향해 이동하는 것이 방지된다.

나사산 가공된(threaded) 안내 배열체 유형에 따른 안내 플레이트(18)의 제 1 실시예는 도 3 내지 5에 예시된다. 도 3은, 중앙 중공부(32)를 포함하는 중공 원통(34) 및 스타-형상 스타 플레이트(30)를 갖는 안내 플레이트(18)를 예시하고, 상기 중공 원통은 축방향(A)으로 배열된다. 스타 플레이트(30)는 또한, 중공 원통(34)과의 하나의 부분으로서 구체화되고, 중앙에 원형 중공부(32)를 포함한다.

스타 플레이트(30)는, 코일 본체들(4)을 향하고 방사상으로 연장되는, 12개의 방사상으로 돌출된 돌출부들(36)을 포함한다. 조립된 상태에서, 스타 플레이트(30)의 돌출부들(36)은, 모든 돌출부들(36)이 스테이터 적층 코어(16)와 정렬되는 방식으로 스테이터 적층 코어(16) 상에 배열된다. 각각의 돌출부(36)는, 비-파괴 방식으로 코일 본체(4)의 클램핑 체결 배열체를 달성하기 위해, 리프 스프링(38)을 포함한다. 도면들에서, 예시적인 방식으로, 오직 하나의 돌출부(36) 및 하나의 리프 스프링(38)에 참조 번호가 제공된다.

6개의 방사상으로 돌출되는 안내 프로파일들(40)은 중공 원통(34)의 외측 둘레 표면 상에 형성되며, 각각의 경우에, 수용 배열체들(20) 중 하나는 상기 안내 프로파일들 내로 통합된다. 안내 프로파일들(40)은, 수용 배열체들(20)이 외측 나사산의 유형에 따라 나선-형상 방식으로 연장되도록, 축방향으로 그리고 접선 방향으로 연장된다. 결과적으로, 수용 배열체들(20)은 축방향(A)에 대해 경사 각도로 배향되며, 코일 조립체들(26, 28) 중 수용 배열체들(20)은 서로 인접하여 축방향으로 적어도 부분별로 배열된다. 경사 각도는, 본질적으로 중공 원통(34)의 전체 높이에 걸쳐 중공 원통(34)의 절반 둘레 상에서 수용 배열체들(20)이 연장되는 방식으로 선택된다. 결과적으로, 전도체 브릿지들(10)은 - 도 1에 예시된 바와 같이 - 수용 배열체들(20)에 의해, 본질적으로 전도체 브릿지들의 전체 길이에 걸쳐서 안내되고 절연된다. 수용 배열체들(20)은 전도체 브릿지들(10)의 단면 형상에 맞추기 위해 테일러지며(tailored), 단면으로서 180°보다 더 큰 본질적으로 원형인 세그먼트를 포함한다. 안내 프로파일들(40)은 중공 원통(34)의 2개의 반원통 표면들 상에 동일하게 배열되는데, 다시 말해서, 각각의 경우에, 3개의 안내 프로파일들(40)이 하나의 안내 프로파일 그룹(44 및 46)으로서, 대응하는 코일 조립체(26 및 28)에 대해 배향된다.

계단 안내 배열체 유형에 따른 안내 플레이트(18')의 제 2 대안 실시예는 이하에서 도 6 내지 9에 대해서 설명된다. 안내 플레이트(18')의 구성은 본질적으로 안내 플레이트(18)의 구성과 동일하며, 오직 수용 배열체(20) 및 안내 프로파일(40')의 실시예만 변경된다. 중공 원통(34) 상에 형성된 6개의 안내 프로파일들(40') 전체는 축방향(A)에 대해 수직인 평면에 배열되고, 서로에 대해 방사상으로 이격된다. 안내 프로파일들(40')은 축방향(A)으로 대략 사다리꼴 단면을 포함하며, 안내 프로파일들(40)과 비교하여 더 짧게 구체화된다. 안내 프로파일 그룹들(44, 46)은 서로에 대해 이격되어 배열되며, 안내 프로파일들(40')의 변경된 기하형상 때문에, 각각의 경우에, 오직 중공 원통(34)의 둘레의 대략 4분의 1에만 걸쳐서 연장된다. 게다가, 안내 프로파일들(40')은 안내 프로파일들(40)보다 방사상 방향으로 더 돌출된다. 결과적으로, 수용 배열체들(20)은 유사하게, 축방향(A)에 대해 수직인 평면에 위치된다. 수용 배열체들(20)은 방사상으로 그리고 접선 방향으로 연장된다. 결과적으로, 전도체 브릿지들(10)은 수용 배열체들(20)에 의해 방사상 내측으로 안내된다. 전도체 브릿지들(10)은, 코일들(6)을 스테이터 적층 코어(16) 및 안내 플레이트(18') 상으로 슬라이딩하는 것에 의해 조립된다.

안내 플레이트(18'')의 제 3 실시예는 도 10 내지 13에서 예시된다. 이러한 변형된 실시예에서, 안내 플레이트(18'')는 중공 원통(34) 상에 형성된, 다수의 안내 리브들(ribs)(50a, 50b) 및 유지 아암들(48)을 포함한다. 안내 리브들(50a, 50b)은 2개의 안내 리브 그룹들(52, 54)을 형성하도록 결합되고, 유지 아암들(48)은 2개의 유지 아암 그룹들(56, 58)을 형성하도록 결합되며, 그룹들은 회전축에 대해서 서로에 대해 180°만큼 오프셋된다. 반면에, 공통 그룹의 인접한 유지 아암들(48)과 안내 리브들(50a, 50b) 사이의 각도는 더 작으며 대략 30°이다.

안내 리브들(50a, 50b)은, 방사상으로 외측을 향하고 중공 원통(34)의 전체 높이를 따라서 본질적으로 축방향(A)으로 연장되는 돌출부들이다. 각각의 안내 리브 조립체(52, 54)는 5개의 안내 리브들(50a, 50b)을 포함하고, 안내 리브 조립체(52, 54)는 중공 원통 둘레의 대략 4분의 1까지 연장된다. 각각의 경우에, 3개의 안내 리브들(50a)은 스타 플레이트(30)의 돌출부(36)에 정렬된다. 각각의 경우에, 안내 리브(50b)는 2개의 인접한 안내 리브들(50a) 사이에 대략 중앙에 배열된다. 각각의 경우에, 수용 배열체(20)는 각각의 안내 리브들(50a, 50b) 사이의 중간 간격에 의해 형성된다. 유지 아암 그룹(56, 58)은 둘레 방향으로 안내 리브 조립체(52, 54)에 연결된다.

각각의 유지 아암 그룹(56, 58)은, 3개의 방사상으로 배향된, 대략 Y-형상 유지 아암들(48)을 포함하고, 각각의 경우에, 수직 Y 아암의 자유 단부는 중공 원통(34)에 결합된다. 유지 아암들(48)은, 돌출부들(36)이 놓이는 평면 - 평면은 축방향(A)에 대해 수직임 - 에 평행한 평면에 놓인다. 유지 아암들(48)은, 스타(30)의 반대쪽에 놓인, 중공 원통(34)의 단부 상에 위치된다. 접선 방향으로, 각각의 경우에, 유지 아암들(48)은 2개의 인접한 돌출부들(36) 사이에 배열되고, 중공 원통(34)으로부터, 돌출부들(36)에 의해 형성된, 안내 플레이트(18'')의 둘레로 방사상 방향으로 연장된다. 방사상 노치 형태의 유지 엘리먼트(59)는 각각의 유지 아암(48)의 2개의 Y 아암들 사이에 형성된다 원형 세그먼트-형상 측벽들(60)은, 개선된 안정성을 위해, 인접한 유지 아암들(48) 사이에 배열되고, 축방향(A)으로의 상기 측벽들의 연장부는 중공 원통(34)의 측벽에 대응한다. 측벽들(60)은 돌출부들(36) 사이의 영역에 스타 플레이트(30)와 정렬되며, 대략 Y 아암들의 베이스 상에 배열된다.

도 10에서 명확한 바와 같이, 전도체 브릿지들(10)은 각각의 유지 아암(48)의 유지 엘리먼트들(59)에 의해 유지되고, - 도 11에 예시된 바와 같이 - 각각의 경우에, 나선형 아암 방식으로 수용 배열체들(20) 중 하나로 연장된다. 일 실시예에서, 수용 배열체(20) 내에 배열된 전도체 브릿지(10)의 일부는 축방향으로 연장할 수 있다. 각각의 코일쌍(12)의 커넥터(6b)의 영역에서, 상기 커넥터는 방사상 외측으로 놓이고, 각각의 유지 엘리먼트(59)는 각각의 커넥터(6b)에 대해서 축방향(A)으로, 그러나 접선 및 방사상 ?향은 아닌 방향으로 이격된다. 이러한 커넥터(6b) 및 전도체 브릿지(10)를 형성하는 와이어는, 그 중에서도 특히 커넥터(6b)를 형성할 때, 코일 와인딩(6a), 유지 엘리먼트(59), 그리고 수용 배열체(20) 사이에서 비교적 팽팽한 방식으로 안내된다. 그 결과로서, 각각의 전도체 브릿지(10)는, 각각의 경우에, 코일들(6) 중 하나의 방사상 외측 영역으로부터, 코일들(6) 중 추가적인 하나의 방사상 내측 영역으로 연장되며, 전도체 브릿지(10)는 할당된 수용 배열체(20) 및 할당된 유지 엘리먼트(59)에 의해 비교적 팽팽하게 당겨지고, 이는, 상기 전도체 브릿지가, 추가적인 전도체 브릿지(10)와 물리적으로 접촉하게 되는 것을 방지한다. 코일들(6)의 개별 커넥터들(6b)은 또한, 한편으로는 팽팽한 텐셔닝 배열체 때문에, 그리고 다른 한편으로는 안내 리브들(50a, 50b) 때문에, 서로 접촉하게 되는 것이 방지된다.

본 발명은 상기 설명된 예시적인 실시예들에 제한되지 않는다. 반대로, 본 발명의 다른 변형들이 또한, 본 발명의 주제로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 상기 예시적인 실시예들로부터 안출될 수 있다. 특히, 다양한 예시적인 실시예들과 함께 설명된 모든 개별 특징들은 또한, 본 발명의 주제로부터 벗어나지 않고 서로 다른 방식으로 결합될 수 있다.

2 전자석 구조
4 코일 본체
6 코일
6a 코일 와인딩
6b 코일 커넥터
8 원형 구조
9 회전축
10 전도체 브릿지
12 코일쌍
16 스테이터 적층 코어
18, 18', 18'' 안내 플레이트
20 수용 배열체
22 접촉 단부
24 유지 벽
26 코일 조립체
28 코일 조립체
30 스타 플레이트
32 중공부
34 중공 원통
36 돌출부
38 리프 스프링
40, 40' 안내 프로파일
44 안내 프로파일 그룹
46 안내 프로파일 그룹
48 유지 아암
50a, 50b 안내 리브
52 안내 리브 그룹
54 안내 리브 그룹
56 유지 아암 그룹
58 유지 아암 그룹
59 유지 엘리먼트
60 측벽
A 축방향

Claims (10)

1. 전기 기계의 전자석 구조(electromagnet structure; 2)로서,
   상기 전자석 구조는 원형 구조(8)에 배열된 다수의 코일들(coils; 6)을 갖고, 상기 코일들은, 각각의 경우에, 코일 와인딩(coil winding; 6a) 및 커넥터(connector; 6b)를 포함하며,
   - 상기 코일들(6)은, 각각의 경우에, 전도체 브릿지(conductor bridge; 10)에 의해 쌍들로(in pairs) 전기적으로 연결되고, 상기 전도체 브릿지는 각각의 커넥터들(6b)에 의해 접촉되며,
   - 각각의 전도체 브릿지(10)는 할당된 코일 와인딩들(6a)로부터 축방향(A)으로 이격되고,
   - 각각의 전도체 브릿지(10)는 안내 플레이트(18, 18', 18'')의 수용 배열체(receiving arrangement; 20)에 적어도 부분적으로(in part) 배열되고,
   - 상기 안내 플레이트(18, 18', 18'')는 방사상으로 정렬된 돌출부들(projections; 36)을 갖는 일체형의(one piece) 스타(star; 30)를 포함하고, 상기 돌출부들(36) 각각은, 각각의 경우에, 코일 와인딩들(6a) 중 하나 내에 배열되고, 상기 돌출부들(36)은 바깥쪽으로 향하고, 상기 코일들(6)은 상기 돌출부들(36) 상에 플러깅된 코일 몸체들(4) 주위에 감겨 있고,
   - 그리고 상기 코일들(6)의 각각의 쌍 및 대응하는 전도체 브릿지(10)는 일체형인 것인,
   전기 기계의 전자석 구조.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용 배열체들(20)은 상기 코일 와인딩들(6a)에 대해 방사상으로 이격되는 것을 특징으로 하는,
   전기 기계의 전자석 구조.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌출부들(36) 각각은 탄성 엘리먼트(resilient element; 38)를 포함하고, 이러한 탄성 엘리먼트에 의해, 각각의 코일(6)은 클램핑 방식(clamped manner)으로 고정되는 것을 특징으로 하는,
   전기 기계의 전자석 구조.
4. 제 3 항에 있어서,
   스테이터 적층 코어(stator laminated core; 16)를 특징으로 하며, 상기 스타(30)는 상기 스테이터 적층 코어(16)와 직접 기계적으로 접촉하는,
   전기 기계의 전자석 구조.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용 배열체들(20)은 서로에 대해 접선으로(tangentially) 이격되고 축방향으로 배열되며, 상기 안내 플레이트(18, 18', 18'')는 상기 수용 배열체들(20)의 개수에 대응하는 다수의 유지 아암들(retaining arms; 48)을 포함하고, 상기 유지 아암들은, 각각의 경우에, 유지 엘리먼트(59)을 가지며, 상기 전도체 브릿지들(10) 중 하나는 각각의 유지 엘리먼트(59)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는,
   전기 기계의 전자석 구조.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 유지 엘리먼트들(59)은 상기 수용 배열체들(20)과 비교하여 방사상으로 오프셋되고, 그리고/또는 상기 커넥터들(6b)에 대해서 축방향(A)으로 오프셋되는 것을 특징으로 하는,
   전기 기계의 전자석 구조.
7. 제 1 항에 있어서,
   축방향으로 그리고 상기 안내 플레이트의 원주 방향으로 연장되는 수용 배열체들(20)을 특징으로 하는,
   전기 기계의 전자석 구조.
8. 제 1 항에 있어서,
   방사상으로 그리고 상기 안내 플레이트의 원주 방향으로 연장되는 수용 배열체들(20)을 특징으로 하는,
   전기 기계의 전자석 구조.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 수용 배열체들(20)은 상기 코일 와인딩들(6a)에 대해 적어도 부분별로(in sections) 축방향(A)으로 이격되는 것을 특징으로 하는,
   전기 기계의 전자석 구조.
10. 전기 기계로서, 상기 전기 기계는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 전자석 구조(2)를 갖는,
    전기 기계.

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