KR100406051B1 - 전기역학모터의자기회로용디스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 중앙 개구부(12)와, 반경방향 다리부(18, 20)를 가지고 상기 중앙 개구부(12) 둘레에 배치된 세그먼트(14, 16)들을 구비하고, 그 세그먼트(14, 16)들 중 한 세그먼트(14)는 원주방향으로 연장하는 아암(22, 24)을 가지고 있고, 상기 다리부(18, 20)들 사이에는, 상기 다리부(20)의 반경방향 자유 단부의 영역에 형성된 개구부(32)를 가지고 외부로부터 반경방향으로 접근할 수 있는 와인딩 홈(30)이 형성되어 있는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크(10)에 관한 것이다. 상기 개구부(32)는 상기 다리부(18, 20) 및/또는 상기 아암(22, 24)을 구부림으로써 폐쇄될 수 있다.

Description

전기역학 모터의 자기 회로용 디스크{Plate for electrodynamic machines}
그러한 디스크가, 예를 들어, 일본 공개특허공고 평5-236682호 공보에 개시되어 있고, 다수의 환상(環狀) 금속 박편(薄片)으로 구성된 전기역학 모터용 적층철심을 제조하는데 사용된다. 공지의 구조의 경우에는, 개구부가 다리부의 반경방향 단부의 영역에 배치되고, 돌기를 가진 닫힌 링에 의해 폐쇄된다. 이것은, 그 링이 부가적인 공간을 차지하고 다른 한편으로는 각 디스크에 별개로 결합되어야 하는 단점을 가진다. 미국 특허 제5,187,858호에 개시된 것과 같은 디스크도 유사한 단점을 가진다. 또한, 미국 특허 제628377에는, 개구부가 중앙에 형성되고 원통체에 의해 폐쇄되는 전기역학 모터용 고정자 적층철심이 개시되어 있고, 이 구조에서, 반경방향 측에는, 와인딩(winding) 홈이 자속(磁束)을 위한 개구부를 가지고 있다. 이것에 의해, 자속의 흐름이 개선된다.
본 발명은 전기역학 모터(electrodynamic motor)의 자기(磁氣) 회로용 디스크에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 전기역학 모터의 고정자 적층철심(積層鐵芯)을 이루는 디스크에 관한 것이다.
도 1은 디스크 소재(素材)를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 디스크의 와인딩 홈이 절연재료로 덮여 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 디스크의 와인딩 홈에 권선이 감겨 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 디스크의 다리부 및 아암의 서로 대면하는 단부들이 서로 간격 없이 배치되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 디스크의 서로 접촉하는 아암 및 다리부가 용접에 의해 접합되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 나타낸 디스크의 중앙 개구부가 반경 r2로 확대되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 디스크를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 나타낸 디스크의 아암들이 구부려진 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 디스크의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 10은 도 7에 나타낸 것과 같은 디스크들로 이루어진 고정자 적층철심(積層鐵芯)을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10에 나타낸 고정자 적층철심의 와인딩 홈이 덮여 있고 샤프트가 일체로 사출성형된 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 화살표 XII의 방향에서 본 도면이다.
도 13은 도 11에 나타낸 고정자 적층철심의 축방향 단면도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 고정자 적층철심의 사시도이다.
도 15는 도 14의 화살표 XV의 방향에서 본 도면이다.
도 16은 도 15의 XVI으로 나타낸 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 17은 도 15의 XVII로 나타낸 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
본 발명의 과제는 상기 종래 기술로부터 출발하여 상기한 단점을 제거하는데있다.
이 과제는 본 발명에 의하면 청구범위 제1항에 기재된 특징에 의해 해결된다.
본 발명은, 권선(捲線) 감기를 위한 개구부가 와인딩 홈에 대하여 비대칭적으로 배치되고, 반경방향으로 배치된 다리부의 자유 단부의 영역에 형성되어 있는 디스크에 의해 실현된다. 이 경우, 원주방향으로 연장하는 다리부 또는 반경방향으로 연장하는 아암(arm)은 가요성 재료, 예를 들어, 강(鋼)으로 만들어지고, 고정자 적층철심에 권선을 감은 후에 와인딩 홈을 폐쇄하도록 구부러질 수 있다. 그리하여, 링이 필요하지 않다. 또한, 고정자의 외부 치수가 적어도 링의 반경방향 두께만큼 감소된다. 아암 및 다리부의 서로 대면하는 단부들은 용접이나 납땜에 의해 서로 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 큰 이점(利點)은 개별 구성부품 수의 감소, 고정자 적층철심의 외부 치수의 최소화 및 고정자 적층철심의 간단한 조립과 권선 감기에 있다. 고정자 적층철심의 형성 후에, 와인딩 홈은 단일의 공정 단계로 절연재료로 덮이는 것이 바람직하다. 그 다음, 고정자 적층철심에 권선을 자동적으로 감고, 마지막으로, 권선 감기를 위한 개구부가 다리부 및/또는 아암을 구부림으로써 폐쇄된다. 필요한 경우, 다리부 및 아암의 서로 대면하는 단부들이, 예를 들어, 용접, 납땜, 접착 등에 의해 서로 단단히 결합될 수 있다. 이 과정은, 종래에 개구부를 폐쇄하는 공통 링 또는 별개의 링을 고정자 적층철심에 설치하는 과정보다 기술적으로 매우 용이하게 실현될 수 있다. 와인딩 홈을 덮는 동안에, 그와 동시에, 단부 측에 축방향으로 배치되는 중공(中空) 샤프트가 일체로 사출성형되고, 그 샤프트에 의해 권선 감기가 용이하게 될 수 있다. 그러한 목적을 위해서는, 일반적으로 사출 공정 후에 경화하지만, 자속 흐름에 현저한 영향을 미치지 않는 절연재료가 사용된다. 마지막으로, 자속 흐름을 향상시키기 위해, 디스크의 중앙 개구부를 확장시켜, 그 중앙 개구부와 와인딩 홈 사이에 자속을 저해할 수 있는 금속성 차폐체가 존재하지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 서로 인접한 세그먼트들이 절연재료에 의해 서로 결합된다. 권선을 감은 후에, 사용자는 사용할 수 있는 상태의 권선이 감긴 고정자 적층철심을 얻으며, 이 경우, 디스크의 스탬핑(stamping) 성형에서부터 시작하여 중앙 개구부의 내부 직경의 확장에 이르기까지의 모든 제조 단계가 자동적으로 실행될 수 있다.
본 발명의 추가적인 유리한 구성은 청구범위의 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명의 특히 유리한 구성에서는, 아암 및/또는 다리부가 가요성 재료로 이루어져 있다. 이러한 구성에 의해, 하나의 적층철심을 형성하기 위해 조합되는 다수의 디스크들의 와인딩 홈이, 예를 들어, 용접에 의해 완전히 폐쇄될 수 있다. 그리하여, 와인딩 홈이 완전히 폐쇄되어 디스크의 강도가 크게 증가된 디스크가 얻어진다.
본 발명의 또 다른 유리한 구성에서는, 개구부가 반경방향으로 연장하는 슬롯의 형태로 되어 있어, 디스크에의 간단한 권선 감기를 가능하게 한다. 또한, 반경방향으로 배치되는 다리부는 그의 말단 영역에 슬롯을 가지고 있다. 이러한 구성에 의해, 다리부 및 아암의 서로 대면하는 단부들의 접촉이 간단하게 달성될 수있다. 본 발명의 또 다른 유리한 구성에서는, 원주방향으로 연장하는 아암이 미리 정해진 굽힘 지점을 가지고 있다. 이러한 구성에 의해, 다리부 및 아암의 말단 부분들 사이의 신속한 결합이 가능하게 된다.
본 발명의 또 다른 특히 유리한 구성에서는, 원주방향으로 연장하는 아암들이 각각 2개의 다리부, 즉, 외측 및 내측 다리부로 이루어져 있고, 이들 외측 및 내측 다리부 사이에 슬롯이 형성되어 있으며, 외측 다리부가 개구부를 폐쇄하도록 내측 다리부 쪽으로 구부러질 수 있게 되어 있다. 이 경우, 그 슬롯은 내측 방향으로 테이퍼(taper)져 있는 것이 유리하다. 본 발명의 사상 범위 내에서, 상기한 미리 정해진 굽힘 지점은 외측 다리부와 내측 다리부의 결합 영역에서 외측 다리부에 형성되고, 외측 다리부가 구부려진 상태에서, 그 외측 다리부가 내측 다리부와, 자유 단부 쪽으로 테이퍼지고 반경방향으로 배치된 다리부에 서로 적극적으로 결합하여, 용접 이음매(seam)를 위한 통로를 형성하도록 하는 것이 특히 유리하다. 이 구성에 의하면, 외측 다리부가 구부려진 때라도 와인딩 홈의 형태가 변하지 않게 된다. 따라서, 권선에의 손상이 일어나지 않는다.
본 발명의 또 다른 유리한 구성에서는, 와인딩 홈이 절연재료로 덮여 있고, 그 와인딩 홈이 절연재료로 채워진 반경방향 내측의 홈과 합체되어 있다. 그 반경방향 내측의 홈은 중앙 개구부에까지 연장하여 있다. 이러한 구성에 의해, 권선과 디스크 사이의 전기적 접촉이 없는 접속이 달성된다. 본 발명의 특히 유리한 구성에서는, 절연재료로 채워진 상기 홈이 인접한 세그먼트들을 서로 작동적으로 연결한다. 이러한 구성에 의해, 와인딩 홈으로부터 중앙 개구부로의 자속 흐름이 방해받지 않는다.
또한, 본 발명은 이러한 디스크들로 전기역학 모터의 고정자를 제조하는 방법도 제공한다. 본 발명의 방법에서는, 먼저, 중앙 개구부와 와인딩 홈, 및 필요에 따라서는 내측 홈을 가진 디스크 소재(素材)를 제조한다. 그 다음, 다수의 디스크를 조합하여 고정자 적층철심을 형성하고, 와인딩 홈과 상기 홈을 적당한 절연재료로 덮거나 그들에 절연재료를 채우고, 권선을 감는다. 그리고, 세그먼트들을 결합하는 환상 웨브를 제거하도록 중앙 개구부의 직경을 확대하고, 절연재료로 채워지고 바람직하게는 단면이 사각형인 상기 홈을 중앙 개구부에까지 연장시킨다. 마지막으로, 아암 및 다리부의 서로 대면하는 단부들을 구부려 서로 결합시킨다.
이하, 첨부 도면에 개략적으로 나타내어진 본 발명의 몇몇 실시예를 상세히 설명한다.
도 1에는 전기역학 모터의 자기(磁氣) 회로를 위한 디스크(10)가 도시되어 있고, 도 9에 그 디스크의 일부가 확대되어 도시되어 있다. 이 디스크(10)에는,중앙 개구부(12)와, 이 중앙 개구부를 둘러싸도록 배치되고 비자성 또는 비전도성 재료에 의해 서로 결합된 세그먼트(14, 16)들이 제공되어 있다. 이들 세그먼트(14, 16)는, 경우에 따라서는 원주방향으로 연장하는 아암(arm)(22, 24)을 가지고 반경방향으로 배치된 다리부(18, 20)를 구비하고 있다. 이들 다리부(18, 20)에 의해, 외부로부터 반경방향으로 접근 가능한 와인딩 홈(30)이 형성되어 있고, 이 와인딩 홈(30)은 개구부(32)를 가지고 있다. 이 개구부(32)는 다리부(20)의 반경방향 자유 단부의 영역에 형성되어 있다. 아암(22, 24) 및 다리부(18, 20)는 가요성 재료로 형성되어 있다. 개구부(32)의 폭(d1)(도 9 참조)은 권선(捲線)(도시되지 않음)의 직경보다 크게 형성되어 있다. 개구부(32)는 반경방향으로 연장하는 슬롯의 형태로 되어 있어, 권선이 와인딩 홈(30)의 내벽(31)을 따라 통과할 수 있다. 반경방향으로 배치된 다리부(20)는 그의 말단 영역에 슬롯이 형성되어 있어, 어려움 없이 구부러질 수 있다. 권선을 감기 전에, 와인딩 홈(30)이 절연재료(44)로 덮인다(예를 들어, 도 2 참조). 또한, 와인딩 홈(30)은 절연재료(44)로 채워지는 반경방향 내측의 홈(46)과 합체되어 있고, 이 홈(46)은 초기에는 중앙 개구부(12)로부터 간격 d2를 가지고 있다(도 9 참조). 이 단계에서, 디스크(10)의 중앙 개구부(12)는 내부 직경 r1을 가진다(도 3 참조). 권선이 감기고 슬롯들이 폐쇄된 후, 이 내부 직경(r1)은 값 r2로 확대되어(도 6 참조), 절연재료(44)로 채워진 홈(46)이 와인딩 홈(30)을 중앙 개구부(12)와 연결한다. 이것에 의해, 자속(磁束)이 내측 방향으로 향하여 중앙 개구부(12) 내로 진입하는 것이 보증된다.
도 7 및 도 8에 나타낸 다른 실시예의 디스크는, 아암(24)들이 미리 정해진굽힘 지점(40)을 가지고 있고, 디스크에 권선을 감은 후에 다리부(20)들의 자유 단부 쪽으로 구부러지도록 되어 있다. 이 디스크는, 세그먼트(14, 16)들이 교대로 T자 형상과 슬롯(16-0)(도 9 참조)을 가진 치(齒) 형상으로 된 스탬핑(stamping) 성형체이다. 슬롯(16-0)의 측벽을 이루는 부분(16-1, 16-2)은 와인딩 홈(30)에 권선을 감은 후에 아암(24)의 자유 단부 쪽으로 구부러지고, 예를 들어, 용접에 의해 그 자유 단부에 결합될 수 있다.
도 14 내지 도 17에는, 다른 실시예에 따른 고정자 적층철심 및 이 적층철심의 디스크가 도시되어 있다. 이 디스크의 특징은, 원주방향으로 연장하는 아암(22, 24)이 각각 2개의 다리부, 즉, 외측 및 내측 다리부(22.1, 22.2 또는 24.1, 24.2)로 이루어져 있고, 이들 외측 및 내측 다리부 사이에는 슬롯(22.3 또는 24.3)이 형성되어 있어, 외측 다리부(22.1 또는 24.1)가 내측 다리부(22.2 또는 24.2)쪽으로 구부러질 수 있다는 것이다(도 17 참조). 이때, 개구부(32)가 폐쇄된다. 슬롯(22.3 또는 24.3)은 내측 방향으로 테이퍼(taper)져 있어, 외측 및 내측 다리부(22.1, 22.2 또는 24.1, 24.2)들의 결합 영역에 외측 다리부(22.1, 24.1)의 미리 정해진 굽힘 지점(1)이 형성되도록 되어 있다. 외측 다리부(22.1, 24.1)가 구부려진 상태(도 17)에서, 그 외측 다리부(22.1, 24.1)는 내측 다리부(22.2, 24.2) 및 다리부(20)(이 다리부도 그의 자유 단부 쪽으로 테이퍼져 있다)에 적극적으로 결합하여, 용접 이음매(seam)를 위한 통로(1.1)를 형성할 수 있다. 본 실시예의 장점은, 절연재료로 덮인 와인딩 홈(30)의 형상이 일정하고 내측 다리부(22.2, 24.2)가 구부러지지 않기 때문에 그 와인딩 홈(30)이 외측다리부(22.1, 24.1)의 굽힘에 의해 변형되지 않는다는 것에 있고, 이것에 의해, 절연재료가 와인딩 홈(30)의 내벽으로부터 박리되지 않는 것이 보증된다.
도 16 및 도 17은 외측 다리부들이 구부려진 상태에서 서로 대면하는 그 외측 다리부들의 측면(20.1, 22.5)들이 서로 적극적으로 결합될 수 있다는 것을 나타낸다. 그리하여, 외측 다리부(22.1)의 헤드(22.4)의 단부 측면(22.6)이 와인딩 홈(30)의 개구부(32)를 폐쇄한다. 고정자 적층철심에 권선을 감고 외측 다리부(22.1, 24.1)들을 구부린 후에, 이들 다리부를 필요에 따라 통로(1.1)의 영역에서 용접할 수 있다. 이러한 디스크의 특별한 구조로 인하여, 고정자 적층철심의 제조가 특히 간단하고, 그 적층철심에 권선을 감는데 문제가 없다.
다음은 상기한 디스크로 전기역학 모터의 고정자를 제조하는 과정을 나타낸다.
먼저, 예를 들어, 스탬핑(stamping)에 의해, 중앙 개구부(12)와 와인딩 홈(30)들을 구비한 디스크 소재(素材)(도 1 참조)를 제조한다. 이때, 중앙 개구부(12)의 반경(r1)은 그 중앙 개구부(12)와 홈(46) 사이에 웨브(11)가 형성되도록 설정된다.
그 후, 다수의 디스크(10)를 결합하여 고정자 적층철심(4)(도 10)을 형성하고, 와인딩 홈(30)을 플라스틱으로 덮는다. 그것과 동시에, 단부 측에 축방향으로 배치되는 2개의 중공 원통형 샤프트(6)를 일체로 사출성형한다. 이 샤프트(6)는 권선을 감는 동안 그 적층철심의 고정을 용이하게 한다. 그 다음, 반경방향 내측의 웨브(11)를 절단가공, 절삭가공 또는 선삭(旋削)가공에 의해 제거할 수 있다.그 다음, 그러한 고정자 적층철심에 권선을 감고, 마지막으로, 다리부(18, 20) 및/또는 아암(22, 24)을 구부려 개구부(32)를 폐쇄한다. 그리하여, 보강 링이나 부가적인 구성부품을 필요로 하지 않는 콤팩트한 유닛이 얻어진다. 대형 고정자의 경우에는, 예를 들어, 용접, 납땜 또는 접착에 의해, 서로 접촉하는 다리부들 및 아암들을 서로 단단히 결합하는 것이 유리하다.

Claims (15)

  1. 중앙 개구부(12)와, 반경방향으로 배치되는 다리부(18, 20)를 가지고 상기 중앙 개구부(12) 둘레에 배치되는 세그먼트(14, 16)들을 구비하고, 그 세그먼트(14, 16)들 중 한 세그먼트(14)는 원주방향으로 연장하는 아암(22, 24)을 가지고 있고, 상기 다리부(18, 20)들 사이에는, 상기 다리부(20)의 반경방향 자유 단부의 영역에 형성된 개구부(32)를 가지고 외부로부터 반경방향으로 접근 가능한 와인딩 홈(30)이 형성되어 있는 전기역학 모터의 자기(磁氣) 회로용 디스크(10)에 있어서,
    상기 개구부(32)는, 상기 아암(22, 24)이나 상기 다리부(20)를 구부리거나 상기 아암과 상기 다리부 모두를 구부림으로써 폐쇄될 수 있고, 원주방향으로 연장하는 상기 아암(22, 24)들이 각각 2개의 다리부, 즉, 외측 및 내측 다리부(22.1, 22.2; 24.1, 24.2)로 이루어져 있고, 이들 외측 및 내측 다리부들 사이에 슬롯(22.3, 24.3)이 형성되어 있으며, 상기 외측 다리부(22.1, 24.1)가 상기 개구부(32)를 폐쇄하도록 상기 내측 다리부(22.2, 24.2)쪽으로 구부러질 수 있게 된 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아암(22, 24) 및 상기 다리부(18, 20)가 가요성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 개구부(32)의 폭(d1)이 권선의 직경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 개구부(32)가 반경방향으로 연장하는 슬롯의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  5. 제 1 항에 있어서, 반경방향으로 배치되는 상기 다리부(20)가 그의 말단 영역에 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  6. 제 1 항에 있어서, 원주방향으로 연장하는 상기 아암(22, 24)이 미리 정해진 굽힘 지점(40)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 슬롯(22.3, 24.3)이 내측 방향으로 테이퍼(taper)져 있는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 외측 다리부(22.1, 24.1)의 미리 정해진 굽힘 지점(1)이 상기 외측 다리부(22.1, 24.1)와 상기 내측 다리부(22.2, 24.2)의 결합 지역에 형성된 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 외측 다리부(22.1, 24.1)가 구부려진 상태에서, 상기 외측 다리부(22.1, 24.1)가 상기 내측 다리부(22.2, 24.2) 및 자유 단부 쪽으로 테이퍼진 상기 다리부(20)에 적극적으로 결합하여, 용접 이음매를 위한 통로(1.1)를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  10. 제 1 항에 있어서, 권선이 감긴 상태에서, 상기 다리부(20)와 상기 아암(22, 24)의 서로 대면하는 단부들이 용접에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 와인딩 홈(30)이, 절연재료(44)로 채워지고 자계(磁界) 투과부를 형성하는 반경방향 내측의 홈(46)과 합체되어 있고, 그 홈(46)이 상기 중앙 개구부(12)까지 연장하여 있는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  12. 제 11 항에 있어서, 자계 투과성의 상기 절연재료(44)가 채워진 상기 홈(46)이 2개의 인접한 세그먼트(14, 16)를 서로 작동적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 자기 회로용 디스크.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 디스크로 전기역학 모터의 고정자를 제조하는 방법으로서, 다수의 상기 디스크(10)를 결합하여 고정자적층철심(4)을 형성한 후, 와인딩 홈(30)들을 절연재료로 덮고, 축방향 단부 측에 중공 원통형 샤프트(6)를 일체로 사출성형하고, 상기 와인딩 홈(30)들에 권선을 감은 후에, 개구부(32)들을 폐쇄하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 고정자 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 자계 투과부를 가진 디스크가 사용될 때는, 반경방향 내측의 웨브(11)가 절단가공, 절삭가공 또는 선삭(旋削)가공에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 전기역학 모터의 고정자 제조방법.
  15. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 디스크로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기역학 모터용 고정자 적층철심.
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