KR100496717B1 - 전기모터용로터및그제조방법 - Google Patents

전기모터용로터및그제조방법 Download PDF

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Abstract

전기 모터용 로터에 있어서는 프레스 끼워맞춤에 의해 정류자를 로터 축에 고정하는 것이 통례이다. 그 경우 원하지 않게 로터 축의 표면이 손상된다.
본 발명에 따른 로터의 경우, 그 위에 고정된 로터 코어(3)를 갖는 로터 축(2)은 로터 축(2)의 축부분(12, 13) 및 권선슬릿(6) 상의 에폭시층으로 정전적으로 분말코팅되고 이어서 에폭시의 가소성 및 경화온도까지 가열된다. 그런 뒤 그 내부 보어가 로터 축(2)에 대해 유극 끼워맞춤되는 정류자(7)가 이동공구(19)에 의해 로터 축(2) 상의 그의 최종위치로 이동되는데, 이 때 아직 점착성이 있는 에폭시(14)는 역이동되어 비드(22)를 형성하면서 반경방향으로 연결 단부면(23)에 접하게 되괴 내부 보어와 로터 축 사이의 환형 공극 내로 통과된다. 에폭시 층(14)의 냉각 후 정류자(7)는 회전 및 이동에 대해 로터 축(2)에 고정된다.
이 로터는 여러 구조의 전기 모터에 적합하다.

Description

전기 모터용 로터 및 그 제조 방법
본 발명은 청구항 1 및 청구항 4의 전제부에 의한 전기 모터용 로터(a rotor for an electric motor) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전기 모터용 로터 코어의 각각의 정면측이 단부 디스크에 의해 덮인 전기 모터용 로터는 이미 알려져 있으며(독일 특허 제 37 28 000 C2), 단부 디스크는 로터 코어를 향한 면 및 로터 축쪽으로 흐름통로를 갖고 있으며, 그 통로 내로는 권선 침투제가 도입될 수 있고 이것은 경화된 후, 부가적으로 작용하는 안정화제(Stabilizing agent)로서 사용된다.
도 1은 에폭시 층을 가진 로터를 도시한 도면,
도 2는 로터 축 상에서 슬라이딩된 정류자를 가진 로터를 도시한 도면,
도 3은 도 4의 Ⅲ-Ⅲ선 단면에 따른 정류자의 종단면도,
도 4는 도 3에 의한 정류자의 측면도,
도 5는 제 2 에폭시 층을 가진 로터를 도시한 도면.
청구항 1 및 청구항 4의 특징을 가진 본 발명에 의한 전기 모터용 로터(회전자) 및 그 로터의 제조 방법은, 로터 축과 로터 코어에 설치된 절연제(에폭시를 기초로 하는 코팅분)에 의해 간단한 방법으로 정류자를 고정할 수 있는 이점을 갖는다. 이를 위해 정류자의 내부 보어는 로터 축에 대한 유극 끼워맞춤 또는 트랜지션 끼워맞춤으로 제조될 수 있으므로 정류자는 조립시 용이하게 로터 축 위로 슬라이딩될 수 있어 로터 축 표면의 손상 및 정류자의 내부응력 발생이 방지될 수 있는데, 그 이유는 종래기술과 같이 정류자의 내부 보어를 통상적으로 형성할 경우에는 로터 축에 대한 프레스 끼워맞춤으로 로터 축의 표면에 균열이 생길 위험이 있기 때문이다. 설치된 절연층은 그 외에도 보통 박판 시이트로 구성된 로터 코어의 로터 축에 대한 축방향 지지력을 상승시켜주는데, 즉 로터 코어는 절연층에 의해 추가적으로 기계적으로 지지된다.
종속항에 기재된 조치에 의해 청구항 1에 기재된 로터 및 청구항 4에 기재된 방법의 추가변형 및 개량이 가능해진다. 정류자의 적어도 하나의 리세스를 연결 단부면으로부터 내부 보어까지 가늘어지는 원추면으로 구성하는 것이 바람직하고, 이로써 가소성 에폭시가 정류자의 내부 보어와 로터 축 사이에 용이하게 침투되며 이것은 정류자를 로터 축에 고정시키는 것을 개선시킬 수 있게 한다.
로터 권선 및, 로터 권선으로부터 정류자에 이르러 그것과 연결된 연결 와이어를 제 2의 소결된 에폭시층으로 피복하는 것도 유리한데, 그럼으로써 손상 및 부식성 물질에 대해 보호가 가능해질 뿐만 아니라 로터 권선이 부가적으로 고정되어 진동으로 인한 파손이 방지된다.
본 발명의 실시예는 도면에 간단히 도시되어있고 이하의 기재에서 상세히 설명될 것이다.
도 1에는, 종축(1), 종축에 동축적으로 뻗은 로터 축(2) 및 프레스 끼워맞춤에 의해 동축으로 로터 축(2)에 슬라이딩된 로터 코어(3)를 가진 전기 모터용 로터가 도시되어 있다. 로터 코어(3)는 공지의 방법으로 각각의 박판 시이트로 패킷되어있고, 종축에 평행하게 뻗은 다수의 권선 슬롯(6)을 갖고있으며 그들 슬롯은 도 2에 도시된 바와 같이 정류자(7)쪽의 제 1 단부면(8)으로부터 정류자(7) 반대쪽의 로터 코어(3)의 제 2 단부면(9)까지 뻗어있다. 권선 슬롯(6), 로터 코어(3)의 제 1 단부면(8)과 제 2 단부면(9) 및, 로터 코어(3)와 정류자(7) 사이에 있는 로터 축(2)의 제 1 부분(12) 및 정류자(7)의 반대쪽에 있고 로터 코어(3)에 연결된 로터 축(2)의 제 2 부분(13)은 소결된 에폭시 수지층(14)으로 피복된다. 이를 위해 정류자 없이 로터는 에폭시 수지층(14)이 제공되어서는 안되는 로터 축(2)과 로터 코어(3)의 영역에서 마스크로 커버되며 그와 같이 준비된 로터는 점선으로 표시된 피복시설(17) 내에 도입되고, 거기에서는 분말 유동층에서 정전적으로 하전된 에폭시 분말이 마스크로 차폐되지 않은 로터 축(2)과 로터 코어(3)의 영역에 도포되므로 로터 축(2)의 부분(12, 13) 및 로터 코어(3)의 제 1 단부면(8), 제 2 단부면(9) 및 권선 슬롯(6)은 에폭시 분말층으로 피복된다. 로터 코어(3)의 외피도 피복된다. 로터 코어의 외피상의 상기 분말층은 다음의 작업단계에서 송풍, 흡인 또는 박리에 의해 분리제거되어, 외피에는 분말이 없어진다. 다음에 피복시설(17)의 온도는 에폭시 분말이 가소성 및 경화온도로 가열되기까지 높아지며 상기 온도는 대략 240℃이고 상기 온도에서 에폭시 분말은 점착물이 된다. 이 상태에서, 정류자(7)는 점선으로 도시된 이동공구(19)에 의해 제 2 부분(13) 근방의 지지스토퍼(18)에 접하는 로터 축(2) 위로, 로터 축(2)의 제 1 부분(12)상에 있는 점착성 에폭시 층(14)이 부분적으로 비드(bead; 22)의 형태로 정류자(7)의 연결 단부면(23)에서 반경방향 외향으로 융기되고 로터 축(2)의 외주와 내부 보어(24)(도 3, 4에 도시)의 벽사이에 형성되어있는 환형 간극 내로 침입되도록 슬라이딩된다. 에폭시가 경화하고 로터가 냉각된 후 정류자(7)는 전적으로 로터 축(2) 상의 에폭시(14)에 의해 축 방향으로 고정되어 회전이 방지된다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 정류자(7)는 내구성 플라스틱으로된 정류자 코어(27)를 갖고, 이 코어는 금속, 특히 구리의 도체부싱(28)으로 둘러싸여 있다. 정류자 코어(27) 내에는 내부 보어(24)가 뻗어있는데, 이 내경은 로터 축(2)의 외주에 대해 유극 끼워맞춤 또는 트랜지션 끼워맞춤된다.
정류자(7)는 연결 단부면(23)으로부터 시작하여 내부 보어의 종축방향으로 뻗은 리세스(29)를 갖고 리세스(29)는 도 3에서 내부 보어(24) 쪽으로 가늘어지는 원추면으로 표시되어있다. 그러나 리세스(29)는 내부 보어(24)까지 이르는 종방향 홈으로 형성될 수도 있다. 예컨대 내부 보어(24)쪽으로 가늘어지는 원추면 형태로된 리세스에 의해 점착성 에폭시는 로터 축(2)과 내부 보어(24) 사이에 형성된 환형공극 내로 용이하고 균일하게 침투할 수 있다. 정류자(7)를 회전방향으로 보다 잘 고정하기 위해, 정류자(7)의 연결 단부면(23)에는 오목부(32)가 정류자 코어(27)에 배치되어 있는데, 이들 오목부는 예컨대 리세스로부터 시작하여 정류자 코어(27)의 외부에까지 뻗는다. 이때 오목부(32)의 횡단면은 직사각형, 삼각형, 반원 등일 수 있다. 에폭시(14)의 비드(22)는 반경방향으로 오목부(32)를 덮고 거기에 고착된다. 종축방향으로 뻗은 정류자 슬롯(33)은 도체 부싱(28)을 전기적으로 서로 절연된 각 세그먼트(34)로 분할하고, 그들 세그먼트는 연결 단부면(23)쪽에 각각 하나의 연결 후크(35)를 갖는다. 도 5에 도시된 로터 권선(38)의 연결 와이어(37)가 클램핑에 의해 각 연결 후크(35)와 전기적으로 연결된다. 로터 권선(38)을 로터 코어(3)의 코일슬롯(6) 내에 설치하고 연결와이어(37)를 정류자(7)의 연결 후크(35)와 연결한 후에는, 로터는 다시 피복시설(17) 내에 도입되어 로터 권선(38)과 연결와이어(37) 위에 에폭시 분말이 정전기적으로 새로이 분말코팅되고 이어서 가소성 및 경화 온도로 가열되므로 제 2 에폭시 층(39)이 소결되고, 이 층은 로터 권선(38)과 연결 와이어(37)를 피복하여 고정하며, 따라서 내진동성 및 파괴적 매체에 대한 보호 성능이 향상된다. 그 경우에는 물론 제 2 에폭시 층(39)은 로터 축(2)의 제 1 부분(12) 및 정류자(7)의 연결 단부면(23)과 연결후크(35) 위에도 배치된다.

Claims (6)

  1. 전기 모터용 로터에 있어서,
    종축과 동축으로 배치되어 있는 로터 축, 로터 코어 및 정류자를 구비하고, 상기 로터 코어는 적어도 하나의 로터 권선이 내부에 배치된 권선 슬롯들 및 상기 정류자를 향해 배향되어 있는 제 1 단부면(end face)과 상기 정류자로부터 멀리 떨어져 있는 제 2 단부면을 가지며, 상기 로터 축은 상기 로터 코어와 상기 정류자사이에 위치하는 제 1 부분 및 상기 로터 코어의 제 2 단부면으로부터 시작하고 상기 정류자로부터 멀리 떨어져 있는 제 2 부분을 가지며, 상기 정류자는 상기 로터 코어를 향해 배향된 연결 단부면 및 상기 종축에 동축인 내부 보어를 가지며, 상기 로터 코어(3)의 상기 권선 슬롯들(6), 상기 제 1 단부면(8)과 상기 제 2 단부면(9) 및 상기 로터 축(2)의 상기 제 1 부분(12)과 상기 제 2 부분(13)은 제 1 소결 에폭시 층(14)으로 덮여 있고, 상기 정류자(7)는 그의 연결 단부면(23)에 적어도 하나의 오목부(32)와, 상기 연결 단부면(23)으로부터 시작하여 종축(1) 방향으로 내부 보어(24)를 향해 연장하는 적어도 하나의 리세스(29)를 갖고, 상기 제 1 소결 에폭시 층(14)은 정류자(7)를 고정하기 위해 상기 적어도 하나의 오목부(32)와 결합하고 또한 적어도 하나의 리세스(29)와 상기 축 사이에 형성된 공간과 결합하여 채워지는, 전기 모터용 로터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 정류자(7)의 적어도 하나의 리세스(29)는 상기 연결 단부면(23)으로부터 상기 내부 보어(24)쪽으로 테이퍼지는 원추면(29)으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 로터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 로터 권선(38) 및 상기 로터 권선(38)으로부터 상기 정류자(7)에 이르는, 상기 정류자와 연결된 연결 와이어(37)는 제 2 소결 에폭시 층(39)으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 로터.
  4. 종축과 동축의 로터 축, 로터 코어 및 정류자를 갖는 전기 모터용 로터를 제조하는 방법으로서, 상기 로터 코어는 적어도 하나의 로터 권선이 내부에 배치될 수 있는 상기 적어도 하나의 로터 권선용 권선 슬롯들 및 상기 정류자를 향하는 제 1 단부면과 상기 정류자로부터 멀리 떨어져 있는 제 2 단부면을 가지며, 상기 로터 축은 상기 로터 코어와 상기 정류자 사이에 위치하는 제 1 부분과 상기 로터 코어의 제 2 단부면으로부터 시작하고 상기 정류자로부터 멀리 떨어져 있는 제 2 부분을 가지며, 상기 정류자는 상기 로터 코어를 향하는 상기 연결 단부면 및 상기 종축과 동축인 내부 보어를 가지며, 환형 갭(annular gap)이 상기 로터 축의 외주와 상기 내부 보어(24)의 벽 사이에 형성되어 있는, 상기 전기 모터용 로터를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 로터 코어(3)를 상기 로터 축(2) 상에 억지 끼워맞추는(press-fitting)단계와, 상기 로터 코어를 상기 로터 축(2) 상에 억지 끼워맞춘 후, 상기 로터 축(2)의 제 1 부분(12)과 제 2 부분(13), 상기 로터 코어(3)의 제 1 단부면(8)과 제 2 단부면(9) 및 상기 권선 슬롯들(6)을 에폭시 분말(14)로 정전기적으로 코팅하는 단계와, 상기 에폭시 분말로 코팅한 후 상기 에폭시 분말(14)을 가소화(plasticizing) 및 경화 온도로 가열하는 단계와, 상기 에폭시 분말을 가열한 후 상기 정류자(7)를 상기 로터 축(2) 상의 최종위치로 미끄러트리는 단계를 포함하며, 상기 정류자(7)를 상기 로터 축 상의 상기 최종 위치로 미끄러트리는 동안 상기 정류자의 상기 연결 단부면은 상기 가소화된 에폭시(14)의 일부를 상기 로터 축(2)의 상기 제 1 부분(12)으로부터 상기 로터 코어를 향해 이동시키며 상기 이동된 에폭시 코팅의 일부는 상기 연결 단부면(23) 상에 비드(bead; 22)로서 반경방향 외측으로 퇴적되고, 상기 이동된 에폭시 코팅의 일부는 상기 로터 축(2)의 외주와 상기 내부 보어(24)의 벽 사이에 형성된 상기 환형 갭으로 침투하는, 전기 모터용 로터의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 적어도 하나의 로터 권선(38)을 상기 권선 슬롯들(6) 내로 도입하는 단계와, 상기 적어도 하나의 로터 권선(38)을 상기 로터 코어(3)의 상기 권선 슬롯들(6)에 도입한 후, 상기 로터 권선(38) 및 상기 로터 권선(38)으로부터 나와 상기 정류자(7)에 연결된 연결와이어(37) 및 상기 정류자(7)의 상기 연결 단부면(23)을 에폭시 분말(39)로 정전기적으로 코팅하는 단계와, 상기 에폭시 분말로 정전기적으로 코팅한 후 상기 에폭시 분말(39)을 가소성 및 경화 온도로 가열하는 단계를 포함하는, 전기 모터용 로터의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 로터 권선(38) 및 상기 로터 권선(38)으로부터 상기 정류자(7)에 이르는, 상기 정류자와 연결된 연결 와이어(37)는 제 2 소결 에폭시 층(39)으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 로터.
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