KR100558593B1 - 정류자 제조 방법 및 이에 의해 제조된 정류자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정류자 링의 정류자편들과 고정 수단(18)이 띠 형상 재료(27)로부터 형성되고, 선택 가능한 수의 정류자편들(12)이 연속적으로 폐쇄되어 정류자 링을 형성하는 전기 기계의 정류자용 정류자 링을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이 고정 수단은 특수 공구(35)를 이용하여 도브테일형 홈(22)으로서 소위 홈 파기 가공을 통해 형성되며, 이 가공은 정류자편(12)의 양 성형부로부터 동시에 행해진다.

정류자편, 정류자, 정류자 링, 도브테일형 홈, 스탬핑

Description

정류자 제조 방법 및 이에 의해 제조된 정류자{Method for making a collector, and collector made according to said method}

본 발명은 독립항의 전제부에 따른 정류자(commuator)를 위해 정류자 링을 제조하는 방법에 관한 것이다.

소위 원통형 정류자(roll-type commutator)에 사용하기 위해 미리 쉐이핑 가공된 띠 형상 재료로부터 정류자 링을 제조하는 것은 공지되어 있다. 이 경우에 성형된 무한 띠(profiled endless tape)의 폭은, 정류자의 횡방향의 축방향 길이에 일치하며, 이 무한 띠는 성형 공구를 이용하여 띠의 운동 방향에 대해 횡방향에서 홈들을 가지게 되므로, 웨브(web)를 통해서만 결합되는 정류자편(整流子片)이 만들어진다. 정류자 링의 정류자편 수에 상응하게, 연속하는 이미 형성되어 있는 띠로부터 적절한 수의 정류자편이 분리되며, 폐쇄되어 정류자 링이 형성된다. 이 정류자 링을 안정화시키고 개별 정류자편들을 서로 절연시키기 위해서, 이 정류자 링은 대개 금속 허브와 함께 절연 부재에 삽입된다.

나중 규정에 따라 정류자 링을 이용하는 경우, 정류자편의 축방향 및 반경 방향으로 어긋나 이동하는 것을 막기 위해, 절연 부재 내에 고정하기 위해 정류자편의 후면에 역갈고리를 일체로 전단하는 것이 공지되어 있다(예를 들어 DE-AS 12 18 053호). 이것이 가지는 단점으로는 역갈고리의 일체적인 전단에 의해 정류자 링의 이용가능한 정류자편 강도가 작아지게 된다는 것이다.

그 외에도 US-PS 5,204,574호에도 정류자 링이 공지되어 있으며, 이것은 정류자편의 축방향으로 연장하는 도브테일형 성형부를 가지며, 이 성형부를 사용하여 정류자의 반경 방향에서의 정류자편의 고정이 보장되지만, 이 정류자의 축방향에서의 어긋난 이동이 제외되는 것은 아니다.

상기의 단점을 극복하기 위해, DE-OS 195 43 998호에도 특수 공정을 이용하여 정류자편을 축방향으로 고정하기 위해 축방향 거리에 걸쳐 도브테일형 성형부를 형성하고, 도브테일형 성형부 중에 중단부가 형성되도록 구성하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 제조 방법은 비교적 복잡하며, 이는 많은 비용을 초래한다.

그에 반해, 독립항의 특징들을 포함하는 정류자 링의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법이 갖는 장점은 그 제조가 훨씬 더 간단하고 더 저렴하며, 정류자편의 특히 양호한 지지를 위한 도브테일형 홈의 매우 특별한 형상들도 더 간단하게 제조될 수 있다는 것이다.

본 발명의 다른 장점들은 하기의 상세한 설명, 종속항들 및 도면에서 도출된다.

본 발명은 하기에서 2가지 실시예들 및 그에 해당하는 도면들을 이용해 상술된다.

도 1은 도브테일형 홈들이 파인, 정류자편 측면 띠의 정면도.

도 2는 도 1의 선 A-A에 따라 절개한 정류자편의 성형에 대한 횡단부면도.

도 3은 도 1에 따른 정류자편 측면 띠의 배면도.

도 4는 정류자편 측면 띠의 제조 장치의 평면도.

도 5는 도 4의 선 A-A에 따라 절개한 횡단부면도.

도 6은 도 4의 선 B-B에 따라 절개한 횡단부면도.

도 7은 정류자편에 홈을 파기 위한 도 4 내지 도 6에 따른 장치용 특수 공구의 측면도.

도 8은 도 7의 평면도.

도 9는 도 7의 전면도.

도 10은 도 7의 홈 파기 커터 단부면의 확대 정면도.

도 11은 완전히 둥글게 된(rolled) 정류자 링의 단부면에 대한 평면도.

도 12는 완성된 정류자의 종단부면도.

도 13은 이중 도브테일형 홈을 가지는 정류자편 측면 띠의 다른 실시예.

도 1 내지 도 3에는 L 형상의 구리 성형을 가지는 띠 형상 재료(27)로서 정류자편 측면 띠가 부분적으로 도시되어 있다. 뒤에서 도 4 내지 도 6에 따라 상세히 설명하게 되는 스탬핑 장치에서 띠 형상 재료(27)가 개별적인 제조 단계들에서 가공된다. 이 경우, 제 1 단계에서 역 방향 펀치를 통해 종래의 방식으로 스탬핑 홈(20a, 20b)이 띠 형상 재료(27)에서 스탬핑 가공된 후, 정류자의 정류자편(12)이 띠 형상 재료(27)로부터 분할된다. 이 때, 정류자편들(12) 사이에 하나의 연결 웨브(28)가 남는다. 다른 가공 단계들에서 정류자편(12)의 세로 방향 성형들에 도브테일형 홈(22)이 형성되고, 이 홈들(22)은 정류자의 절연 부재에 정류자편(12)을 나중에 고정하는데 이용된다.

이 정류자편(12)은 긴 각부(14)를 가지며, 그 외측면은 이후에 정류자의 접촉면을 형성한다. 반경 방향으로 외향의, 짧은 각부(16)는 여기에 도시되지 않은 전기 기계의 회전자(rotor)의 권선 단자와 정류자편(12)를 접촉시키는데 이용된다. 이 도브테일형 홈(22)은 정류자편 후면의 세로 방향으로, 즉 정류자의 축방향으로 연장되어 있으며 대략 그의 중앙에서 불연속적이다. 이 때, 도브테일형 홈들(22) 사이의 정류자편(12)의 거의 중앙에 홈 없는 영역(26)이 남는다.

도 4 내지 도 6에는 도 1 내지 도 3에 따른 정류자편 띠의 제조를 위한 장치(30)가 도시되어 있다. 도 5의 장치(30)의 종단부면도에서는 띠 형상 재료(27)가 뒤쪽이 위를 향하고, 즉 짧은 각부(16)가 아래를 향해, 받침대(31)에 배치되어 있다. 반송 장치는 관찰자 쪽으로 띠 형상 재료(27)를 이송시키며, 먼저 각각의 정류자편(12)에서 도면에서 볼 수 없는 스탬핑 장치에 의해 스탬핑 홈(20a)이 가공된다. 그 후, 수직 방향으로 상하를 향해 운동하는 2개의 굴곡 레버(33; toggle lever)를 통해, 특수한 공구를 이용해 즉, 도 7 내지 도 10에 도시된 것처럼, 소위 홈 파기 공구(35)를 이용해 동시에 정류자편의 양 단부면으로부터, 즉 우측과 좌측으로부터 동시에 각각 하나의 도브테일형 성형부 홈(22)이 정류자편(12)의 각각의 세로 방향 성형로 형성되고, 더 정확하게는 정류자편(12)의 홈 없는 영역(26)까지 홈이 형성된다.(도 1 내지 도 3 참고). 이 때, 상기 공구(35)의 이동은 수평 방향으로 이루어진다. 굴곡 레버 가이드(36)를 통한 왕복 운동에 근거한 것이다. 인접한 정류자편(12)의 서로 마주하는 정류자편 측면들에 홈을 각각 형성한 후에, 띠 형상 재료(27)는 하나의 정류자편(12)만큼 계속 이송되어 이동된다. 홈을 가공하는 동안 정류자편(12)은 도 6에 도시된 블랭크 홀더(37)를 이용하여 장치(30)의 받침대(31) 쪽으로 가압된다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 홈 파기 가공 공구ㄷ들(35)이 정류자편(12)의 단부면 쪽으로부터 정류자편들 사이의 세로 방향 홈(22a) 안으로 침입하고, 서로 마주하는 홈 파기 가공 공구들(35) 사이에서 홈 없는 영역(26)의 제조를 위한 필요 간격이 충분히 남을 때까지 행해진다.

도 7 내지 도 10에서 홈 파기 가공 공구(35)가 도시된다. 도 7에는 고정 홀(38)의 성형의 홈 파기 가공 공구(35)의 측도면도가 도시되어 있으며, 이 홈 파기 가공 공구(35)는 도 5의 나사들(39, 40)과 고정 홀(38)을 통해 장치(30)에 고정된다. 이 홈 파기 가공 공구(35)의 상하에는 각각 1개의 양날식의 홈 파기 가공 커터(43, 43a)가 설치되어 있고, 이 홈 파기 가공 커터(43, 43a)는 전방에서 각각 하나의 커터 팁(42, 42a; cutter tip)을 형성한다. 도 8에 따른 평면도에는 홈 파기 가공 공구(35)의 팁(42)이 도시되어 있다. 도 9에는 이 홈 파기 가공 공구(35)의 전면도가 도시되어 있으며, 이 경우 도 10은 도 9의 하부 부분을 확대 도시하고 있다. 도 10에서 알 수 있는 것은 홈 파기 가공 커터(43)의 양측 성형에는 각각 하나의 홈 에지(45, 46)가 위치한다는 것이다. 그러므로, 이 홈 파기 가공 커터(43)와 커터 팁(42)을 이용하여 정류자편(12)의 양 단부면으로부터 동시에 도브테일형 성형부 홈(22)이 존재하지 않는 중앙의 잔여 영역(26)까지, 정류자편(12)에서의 스탬핑 홈들(20a)의 세로 방향의 양 측면에서 도브테일형 성형부 홈들(22)이 형성된다. 특히 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 하측의 홈 파기 가공 커터(43)의 홈 에지(45, 46)를 통해 인접하는 정류자편(12)의 세로 방향의 서로 마주하는 성형에서 각각 1개의 홈이 형성된다. 하측의 홈 파기 가공 커터(43)의 내구 수명이 다하면, 홈 파기 가공 공구(35)는 장치(30)로부터 인출되고 종축을 중심으로 180°만큼 회전되어, 이에 의해 상측의 홈 파기 가공 커터(43a)가 이용될 수 있다.

이와 같이 차례로 도 1에 따라 띠 형상 재료(27)에 필요한 정류자편 수가 얻어지면, 띠 형상 재료(27)는 장치(30)를 통해 성형 띠로부터 분리되고, 도 11에 도시된 것처럼, 그 다음 단계에서 띠 형상 재료(27)로부터 종래의 방식으로 정류자 링(10)이 형성된다. 이 정류자 링(10)은, 종단부면도로 볼 때, L-형상의 성형을 가지는 링 형상으로 배치된 다수의 정류자편(12)으로 이루어진다. 이 정류자편들(12)은 도브테일형 홈(22)과 함께, 절연-성형 소재(11) 내에 매립되어 고정되며, 이것은 경우에 따라서는 그의 허브 보어(13)에서 하나의 금속 허브를 수용할 수 있다. 이 정류자 링(10)을 매립한 후에 정류자 접촉면의 영역에서 정류자편들 사이의 연결 웨브들(28)이 선삭에 의해 제거되므로, 이제 정류자편들은 서로 절연되어 정류자 허브 내에 고정된다.

도 13에는 본 발명의 제 2의 실시예, 즉 이중-도브테일형 홈들(22, 22a)을 가지는 띠 형상 재료(27a)가 도시되어 있다. 여기에서도, 먼저 종 방향 홈들(20a, 20b)의 스탬핑 가공 후에 도브테일형 홈(22)이 (앞서 설명한 것처럼) 정류자편 측면에 형성된다. 이는 장치(30)의 제 1 스테이션에서 이루어진다. 이어서, 동일 장치의 그 다음 스테이션에서 상측의 도브테일형 홈(22a)이 도 7 내지 도 10에 도시되고 설명한 것과 유사한 커터를 이용해서 정류자편 측면에 형성된다. 이 때 홈 파기 가공 커터 성형의 형상에 따라서 다양한 제조 형태들이 가능해진다. 이러한 이중 홈들을 이용함으로써 정류자 허브의 정류자편(12)의 절연 부재 내에의 고정이 향상되므로, 이러한 정류자편에 의해 보다 높은 회전수 및 보다 큰 정류자 직경이 실현될 수 있다. 한편으로 절연 부재 또는 정류자편 소재의 항장력 또는 인발 강도의 최적화는 유리하게는, 마지막에 형성되는 홈들(22a)을 다소 길게 형성하여 얻어진다.

Claims (9)

1. 전기 기계의 정류자(commuator)를 제조하는 방법으로서, 상기 정류자가 스탬핑 가공 홈들(20a, 20b)에 의해 띠 형상 재료(27)로부터 형성된 정류자편(12)을 둘레 방향으로 병렬 배치하여 형성된 정류자 링(10)을 가지며, 상기 정류자편의 내측면에 정류자편의 축방향으로 연장하는 고정 수단으로서 이용되는 도브테일형 홈(dovetail groove; 22)이 형성되고, 상기 도브테일형 홈(22)에 의해 상기 정류자편(12)이 절연체(11)에 고정되는, 상기 정류자 제조 방법에 있어서,

   상기 정류자편(12)의 양 단부면으로부터 출발하여 각각 1개의 공구(35)를 이용해 상기 정류자편의 측면에의 동시적인 홈 파기(furrowing) 가공을 통해 상기 도브테일형 홈들(22, 22a)을 형성하고, 상기 정류자편의 도브테일형 홈들 사이의 거의 중앙에 홈 없는 영역(26)을 남기는 것을 특징으로 하는, 정류자 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   커터형으로서 형성된 홈 파기 가공 공구들(35)이 상기 정류자편 측면들을 따라 서로 대향하도록 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는, 정류자 제조 방법.
3. 제 1 항 및/또는 제 2 항에 있어서,

   상기 홈 없는 영역(26)이 상기 정류자편들(12) 사이의 홈들(12a)의 홈 파기 가공에 의해 축방향으로 제한되는 것을 특징으로 하는, 정류자 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도브테일형 홈들이 특수 공구를 이용하여 이중 도브테일형 홈(22, 22a)으로서 상기 정류자편 측면들에 서로 상하에 위치하도록 파이는 것을 특징으로 하는, 정류자 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 정류자편의 긴 각부(14)와 상기 공구(35)가 대면하도록, 상기 띠 형상 재료(27)가 삽입되어 있는 장치(30)내에서 상기 정류자편에 홈이 파이고, 이 경우 상기 정류자편들(12) 사이의 홈(20a)의 스탬핑 가공이 미리 동일 장치내에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 정류자 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈 파기 가공은 병렬 배치된 2개의 정류자편의 서로 대면하는 상기 정류자편 측면에 있어서 동시에 행해지는 것을 특징으로 하는, 정류자 제조 방법.
7. 전기 기계의 정류자(12)로서, 둘레 방향으로 병렬 배치된 정류자편들(12)로 구성되는 정류자 링(10)을 갖고, 고정 수단에 의해 절연체(11)에 고정되는, 상기 정류자에 있어서,

   제 1 항에 따른 방법에 따라 제조된 고정 수단이, 중단 영역을 갖고 홈 파기 가공된 도브테일형 홈(22)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 정류자.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 고정 수단은 홈 파기 가공된 이중 도브테일형 홈(22a)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 정류자.
9. 제 4 항에 있어서,

   이중 도브테일형 홈들(22, 22a)에 있어서 상기 장치(30)의 제 1 스테이션에서 정류자편 측면에 하측 홈(22)의 홈 파기와, 그 다음 스테이션에서의 상측 홈(22a)의 홈 파기가 행해지는 것을 특징으로 하는, 정류자 제조 방법.

Images