KR100377955B1

KR100377955B1 - 회전전기자

Info

Publication number: KR100377955B1
Application number: KR1019930028472A
Authority: KR
Inventors: 유미야마시게루; 오노데라꼬; 모리요시미
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1993-12-18
Publication date: 2003-05-23
Also published as: KR940017057A; DE4343025C2; JP2827773B2; JPH06189482A; DE4343025A1; US5587619A

Abstract

코일의 중심 도체부가 북-단면형태로 성형되어 있고, 북-단면형태 코일의 절연 코팅 막 평판형상 면이 북-단면형태 코일의 절연 코팅 막 원호형상 면보다 얇게 만들어진다. 원호형 단면형태를 가진 절연코팅 와이어는 실온에서의 압연가공에 의해 원형 단면형태를 가진 코일로 성형된다. 슬롯내의 무효공간이 줄어들게 되고 자기코어의 자기저항이 감소하여, 소형 및 고출력 전동기가 획득될 수 있다. 슬롯에서 높은 점적률을 가진 회전 전기자 코일의 성형방법이 달성될 수 있다.

Description

회전 전기자

본 발명은 전동기의 회전 전기자에 관한 것으로, 특히 자동차용시동 전동기에 사용하기 적절한 다중권선 성형이 수행되는 회전 전기자와 전기자 코일의 성형방법에 관한 것이다.

전동기 회전 전기자의 슬롯에 다중권선 형태로 감겨진 코일의 예로서, 단면이 원형인 코일이 일본 특허공개 번호 121452(1988), 265534(1988) 및 305737(1988)에 공지되어 있고, 단면이 원형인 절연코팅 와이어를 압착하여 형성한 평면 사각 단면형 인 절연코팅 와이어가 일본 특허공개 번호 240832(1986)에 공지되어 있다.

상기한 종래 기술에서는, 슬롯에 코일을 다중권선 형태로 감겨질때의 점적률(space factor)을 개선하기 위해서 중심 도체(슬롯 삽입부)의 단면이 원형인 절연 코팅와이어로부터 평면사각단면형의 절연코팅와이어를 형성함으로써 도체 또는 슬롯의 내주벽면에서 무효공간(dead space)을 줄이는 것을 꾀하고 있다.

그러나, 코일의 절연 코팅 막 두께를 충분히 줄이기 위해 점적률을 줄이는 문제에 대해서는 고려되지 않고 있다.

즉, 중심 도체를 소정의 단면형태로 성형시킨 후 절연 코팅 막으로 코팅함으로써 절연 코팅 막의 두께가 전체 외면에 걸쳐 균일하게 성형되기 때문에, 도체 또는 슬롯의 내주벽면에서의 무효공간을 줄이는 것이 불가능하다.

또한, 평면사각단면형 코일의 경우, 특히, 절연코팅와이어가 축방향으로부터 슬롯 내부로 삽입되는 전기자 코어의 경우에, 슬롯의 유입부 또는 중간부에서 절연코팅부재가 벗겨지지 않도록, 절연 시트(보통 0.3 내지 0.5mm정도의 두께)로 자기코어를 절연시키는 것이 필요하다.

따라서, 절연 시트가 삽입되는 경우에도, 서로 마주보고 있는 평면사각단면형상의 한 쌍의 절연 코팅 막 두께만큼 충분히 점적률을 줄일 수 없었다.

더욱, 중심 도체부의 단면이 원형이고, 절연 코팅 막으로 코팅되어 있는 경우에는, 단순히 상하 방향으로부터 압력을 가하여 중심도체의 단면이 사각형상이 되도록 형성된다.

압착된 코일은 외관상 평판 사각형 형상으로 되어 있지만, 중심도체부는 실제로 다각형 형태로 형성되어 있다. 따라서, 절연 코팅막의 두께가 거의 변화하지 않는 동시에 슬롯의 점적률이 증가하지 않는다.

이 슬롯 점적률은 소형 및 고출력이 요구되는 전동기에 효과가 크며, 결과적으로 슬롯 점적률을 개선할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 코일구조의 높은 점적률을 쉽고 간단하게 얻을 수 있는 회전 전기자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 슬롯구조의 높은 점적률을 쉽고 간단하게 얻을 수 있는 회전 전기자 코일의 성형방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 회전 전기자는 양단이 지지되어 있는 회전가능한 샤프트와, 샤프트에 고정되어 복수의 슬롯을 외주에 형성하는 자기코어와, 자기코어를 절연물질로 절연한 평판형 코일로 구성되어 있다. 이 평판형 코일은 한 슬롯 내에 다중권선체로 절연 막으로 코팅되어 있다.

본 발명은 평판형 코일에서 서로 면하고 있는 한 쌍의 절연 코팅막이 서로 면하고 있는 다른 한 쌍의 절연코팅 막보다 얇게 만들어짐으로써 달성된다.

본 발명의 다른 형태는 북-단면 모양 평판형 코일의 절연 코팅 막에서 한 쌍의 평판형상 면이 북-단면 모양 평판형 코일의 절연 코팅막에서 한 쌍의 원호형상 면 보다 얇게 만들어짐으로써 달성된다.

북-단면 모양 코일에서 다중권선의 상태인 단면형태를 슬롯형태에 적응시킴으로써, 코일이 자기코어의 슬롯 내에 삽입되어, 절연 코팅막의 평판형상 면 두께가 절연 코팅 막의 원호형상 면 두께 보다 얇게 만들기 때문에, 무효공간이 줄어들수 있다.

코일의 절연 코팅 막의 원호형상 면에 접촉하기 위해 북-단면 모양 코일에서 절연구조가 보장될 수 있다. 중심 도체의 측방향 폭은 절연 코팅 막의 평판형상 면 측면을 향해 길게 만들어질 수 있어서, 코일의 전도율이 증가될 수 있다.

또한, 롤러를 이용하여 절연코팅와이어가 압연 가공되고 균일한 두께의 절연 코팅 막을 성형하여, 서로 마주보는 절연 코팅 막의 두면 두께가 서로 마주보는 절연 코팅 막의 다른 두 면 두께보다 얇게 만들어진다.

본 발명에 따라, 슬롯내의 무효공간이 작게 만들어질 수 있고 자기코어의 자기저항이 감소될 수 있어서, 소형 및 고출력의 전동기가 제공될 수 있다.

본 발명에 따라, 슬롯의 높은 점적률을 가지는 회전 전기자 성형 방법이 쉽게 제공될 수 있다.

이후의 본 발명은 제1도 내지 제3도를 참조하여 설명될 것이다.

무엇보다 먼저, 본 발명에 따른 제1실시예의 회전 전기자가 제1도 및 제2도를 참조하여 설명될 것이다.

얇은 강판을 적층함으로써 성형된 자기코어(1)의 외주부에는, 복수의 동일하게 분할된 슬롯(2)이 반경방향으로 형성되어 있다. 복수의 슬롯(2)의 부분은 북-단면 모양 평판형 코일(3)이 절연시트(5)에 의해 다중권선의 형태로 배치되어 있다. 이 절연시트(5)는 대개 0.3 내지 0.5mm 정도의 두께를 갖는다.

자기코어(1)는 샤프트(비도시)를 통해 고정되고, 이 샤프트는 그 양단에서 지지되어 있다.

북-단면 모양 코일(3)의 중심 도체부(3a)는 폴리에스테르계 절연코팅 막(4) 또는 에나멀계 절연 코팅 막(4)등으로 코팅되어 있다. 절연 코팅 막(4)은 서로 마주보는 한 쌍의 평판형상 면 절연 코팅 막(4a)과 서로 마주보는 한 쌍의 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)을 포함한다.

북-단면 모양 코일(3)의 평판형상 면 절연 코팅 막(4a)은 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)의 두께(약 48㎛)보다 더 얇은 약 30㎛의 두께를 갖는다.

상기한 슬롯(2)에서, 북-단면 모양 코일(3)은 원호형상 면 절연코팅 막(4b)에서 서로 접촉되고, 마주보는 평판형상 면의 절연 코팅막(4a)의 두 외면은 절연시트(5)에 접촉되고 있다. 즉, 절연시트(5)는 자기코어(1) 및 평판형상 면 절연 코팅 막(4a)사이에 삽입되어 있다.

무효공간(8)은 절연시트 내벽 면과 면하는 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)의 두 외면사이에서 성형된다.

다음에, 북-단면 모양 코일(3)의 제조방법이 제3도를 참조하여 설명될 것이다.

단면 원형 절연코팅와이어(6)는 균일한 막 두께를 지닌 절연 코팅막(4, 4a, 4b)을 포함한다. 제3도에 도시된 바와 같이, 두개의 롤러(7a, 7b)를 이용하여 실온에서 절연코팅 와이어가 상하방향으로부터 압착된다.

예를 들면, 직경 2.4mm의 절연코팅와이어(6)가 A방향으로 밀려들어가서 높이 방향에서 1.7mm의 직경까지 평평하게 성형되도록 압연 가공될 경우에, 상하부의 절연 코팅 막(4a)은 압연가공 된다. 결과적으로, 절연코팅 와이어(6)의 평판형 절연코팅 막(4a)은 절연 코팅와이어(6)의 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)보다 얇게 만들어진다.

그러나, 절연코팅와이어 (6)의 절연 코팅 막(4)의 다른 면(S)은 압연 가공되지 않는다. 즉, 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)은 단면 원형 절연코팅와이어(6)의 막 두께를 유지하는 절연 코팅 막으로 남겨진다.

결과적으로, 북-단면 모양 코일(3)은 평판형상 면 절연 코팅 막(4a)의 막 두께가 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)의 막 두께 보다 얇은 형태로 성형된다.

예를 들어, 약 48㎛의 막 두께의 에나멜계 절연 코팅 막(4a, 4b)을 포함하는 단면 원형 절연코팅와이어(6) 경우에, 북-단면 모양 코일(3)은 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)이 약 48㎛의 막 두께를 갖고 평판형상 면 절연 코팅 막(4a)이 약 30㎛의 막 두께를 갖는 형태로 각각 성형되어 있다.

따라서, 평판형상 면 절연 코팅 막(4a)은 매우 얇게 성형되어 있지만 실제 사용함에 있어 절연구조에 관한 어떤 문제도 발생시키지 않는다. 그 이유는 절연시트(5)의 존재에 의해 보정이 수행되기 때문이다.

제1실시예에 따라, 다음의 효과가 얻어질 수 있다.

코일(3)이 북 모양의 단면체로 성형되어 다중권선형태의 단면형태가 슬롯(2)형태에 맞추어진 후에 북-단면 모양 코일(3)이 자기코어(1)의 슬롯(2)내로 삽입되기 때문에, 무효공간(8)은 작게 만들어질 수 있고 자기코어(1)의 자기저항은 감소될 수 있다. 따라서, 전동기는 소형으로 만들어질 수 있고 또한 전동기의 출력은 개선될 수 있다.

평판형상 면 절연 코팅 막(4a)이 슬롯(2)에서 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)의 막 두께보다 얇게 만들기 때문에, 북-단면 모양코일(3)이 원호형상 면 절연 코팅 막(4b)에서 서로 접촉되어 북-단면 모양 코일(3)에서 절연구조가 보장된다.

중심 도체부(3a)의 측방향 폭은 평판형상 면 측면을 향해 길게 만들어질 수 있어서, 북-단면 모양코일(3)의 전도율은 증가될 수 있다. 따라서, 슬롯(2)의 점적률은 증가될 수 있다.

단면이 원형인 절연코팅 와이어(6)가 단순한 실온의 압연가공에 의해 북-단면 모양 코일(3)로 성형되어, 북-단면 모양코일(3)이 저가로 대량 제조될 수 있다.

제4도는 본 발명에 따른 제2실시예이다.

제2실시예는 사변형상(quadrilateral shaped) 단면을 갖는 절연코팅와이어의 압연가공공정에 의해, 단면 평면 사변형 면 절연 코팅 막(4)을 가진 불균일형 코일(3)이 성형되고, 이 제2실시예는 제1실시예에서 도시된 것과 유사한 효과를 갖는다.

제1도는 본 발명에 따른 제1실시예의 회전 전기자 슬롯 주변부를 도시한 부분 단면도;

제2도는 제1도의 부분 확대도;

제3도는 본 발명에 따른 북-단면 모양 코일을 도시한 압연가공 공정도;

제4도는 본 발명에 따른 제2실시예의 회전 전기자 슬롯 주변부를 도시한 부분확대 단면도이다.

Claims

양단이 회전가능하게 지지되어 있는 샤프트;

상기 샤프트에 고정되는 동시에 그 외주부에 복수의 슬롯이 형성된 자기코어; 및

절연물질에 의해 상기 자기코어로부터 절연되는 동시에 하나의 슬롯내에서 다중권선체로 되어 있으며, 또한 절연코팅막으로 코팅되어 있는 평판형 코일을 포함하는 회전전기자에 있어서,

상기 평판형 코일의 전기자의 회전방향에 대향하는 두 면에 배치된 한 쌍의 절연코팅막은, 상기 평판형 코일의 전기자의 반경방향에 대향하는 두 면에 배치된 한 쌍의 절연코팅막보다 얇게 형성되고,

상기 다중권선체로 된 상기 평판형 코일의 한쪽의 상기 전기자의 반경방향에 대향하는 두 면에 배치된 절연코팅막의 한쪽과, 상기 다중권선체로 된 상기 평판형 코일의 다른 쪽의 상기 전기자의 반경방향에 대향하는 두 면에 배치된 절연코팅막의 다른 쪽은 대향하여 접촉하며,

상기 다중권선체로 된 상기 평판형 코일의 상기 한쪽 및 다른 쪽의 전기자의 회전방향에 대향하는 두 면에 배치된 절연코팅막은, 상기 다중권선체로 된 상기 평판형 코일의 상기 한쪽 및 다른 쪽의 전기자의 회전방향에 대향하는 두 면에 배치된 상기 절연코팅막과 상기 자기코어 사이에 끼워진 절연시트와 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 회전전기자.
제 1항에 있어서,

상기 평판형 코일은 북-단면 모양을 가지며,

상기 북-단면 모양의 상기 평판형 코일의 회전방향에 배치된 상기 절연코팅막의 두 평면은, 상기 북-단면 모양의 상기 평판형 코일의 반경방향에 배치된 상기 절연코팅막의 두 원호면보다 얇게 형성되며,

상기 다중권선체로 된 상기 북-단면 모양의 상기 평판형 코일의 한쪽의 반경방향에 배치된 상기 절연코팅막의 두 원호면의 한쪽과, 상기 다중권선체로 된 상기 북-단면 모양의 상기 평판형 코일의 다른 쪽의 반경방향에 배치된 상기 절연코팅막의 두 원호면의 다른 쪽은 대향하여 접촉하고 있고,

상기 다중권선체로 된 상기 북-단면 모양의 상기 평판형 코일의 상기 한쪽 및 다른 쪽의 회전 방향에 배치된 상기 절연코팅막의 두 평면은, 상기 다중권선체로된 상기 북-단면 모양의 상기 평판형 코일의 상기 한쪽 및 다른 쪽의 회전방향에 배치된 상기 절연코팅막과 상기 자기코어 사이에 끼워진 절연시트와 접촉하고 있는것을 특징으로 하는 회전 전기자.
제2항에 있어서,

상기 북-단면 모양을 갖는 상기 평판형 코일은 단면이 사변형 형상으로 압연된 절연코팅와이어 및 단면이 원 형상으로 압연된 절연코팅와이어 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회전전기자.
제1항에 있어서,

상기 평판형 코일은 시동 전동기의 전기자 코어의 슬롯 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 회전전기자.
제 2항에 있어서,

상기 평판형 코일은 시동전기자의 전기자 코어의 슬롯 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 회전전기자.
제 1항에 있어서,

상기 다중권선체로 된 상기 평판형 코일의 상기 한쪽의 전기자의 반경방향에 대향하는 두 면에 배치된 절연코팅막의 상기 한쪽과, 상기 다중권선체로 된 상기 평판형 코일의 상기 다른 쪽의 전기자의 회전방향에 대향하는 두 면에 배치된 절연 코팅막의 상기 다른 쪽은 서로 직접 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 회전전기자.