KR100583541B1 - 전기 모터용 회전자 및 회전자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

전기 모터용 종래의 회전자에 있어서, 회전자 권선 와이어들은 진동 부하(vibration load)로 인해 끊어질 수 있다는 위험이 있다. 본 발명에 따른 전기 모터용 회전자(1)는 정류자(7), 회전자 축(9)에 회전 불가능하게 놓인 회전자 본체(4)에 수납되는 회전자 권선(13)을 구비한 회전자 축(9)을 갖는다. 상기 정류자(7)는 둘레 방향으로 절연 갭을 가지고 나란히 놓인 정류자 박판(16)을 가지며, 정류자 박판은 회전자 권선(13)의 접속 와이어(20)의 접속을 위한 접속 러그(18)를 가지며, 이 경우에 접속 와이어(20)의 고정 또는 안정화를 위해 정류자(7)와 회전자 본체(4) 사이의 영역에서 추가 권선이 상기 접속 와이어(20) 주위로 실시된다. 본 발명에 따른 회전자는 차량에 이용되는 전기 모터를 위해 고안되었다.

회전자, 정류자, 전기 모터, 진동 부하, 베이킹 래커, 후킹

Description

전기 모터용 회전자 및 회전자의 제조 방법{Rotor for an electrical motor and method for producing the same}

본 발명은 청구 범위 제 1 항의 전제부에 따르는 전기 모터용 회전자 및 이 회전자의 제조 방법에 관한 것이다.

정류자 또는 컬렉터 장치(commutator or collector machine)용 회전자(rotor)에 있어서, 회전자 권선(rotor winding) 또는 전기자 권선의 개개의 절연된 권선 와이어는, 금속판의 적층 스택(laminated stack)으로 형성된 회전자 본체의 둘레에 분포된 축방향 홈에 삽입되어 있으며, 개개의 권선 코일로 감긴 권선 와이어의 단부면은 소위 권선 헤드(winding head)로서 상기 회전자 본체의 양 단부면으로부터 돌출해 있다. 권선 코일에 대한 개개의 접속 와이어는 정류자 박판 각각에 형성된 접속 러그(lug)에 여러 가지 권선 기술을 사용하여 안내되고, 접속 러그 둘레로 와이어를 감고 및 접속 러그를 구부리고, 예를 들어 초음파 용접법에 의해 고정되고 전기 접촉된다. WO 90/04864 호에는 소위 후크 정류자(hook commutator)의 실시예 및 이 정류자 후크에 권선 접속 와이어를 고정할 때의 소위 후킹(hooking) 기술의 실시예가 기술되어 있다.

작동 중에, 그리고 특히 일반적으로 요구되는 회전자의 엄격한 진동 테스트(vibration test) 시에 회전자 권선에서 진동으로 인한 파손이 발생하지 않도록, 접속 러그와 회전자 본체 사이의 영역에 접속 와이어의 고정 또는 안정화를 위한 추가 조치가 필요하게 된다. 개별 정류자 박판의 접속 러그로 안내되는 권선 코일의 개별 접속 와이어는 하기에서 스위칭 와이어라고 한다. DE 26 20 917 A1 호에는 이 스위칭 와이어의 고정 또는 안정화를 위한 추가 조치로서, 자유 권선 단부(free winding ends) 둘레 전체에 걸쳐 다수의 흡수성 스트링 또는 벨트를 배열하는 것이 공지되어 있다. 그러나 이런 종류의 실시예는 제조 기술적으로, 특히 회전자의 대량 생산시에 복잡하고 상당한 비용을 야기시킨다.

청구 범위 제 1 항의 특징들을 가지는 본 발명에 따른 회전자가 가지는 장점은, 스위칭 와이어의 안정성을 높여서, 작동 시에, 특히 진동 테스트 시에 진동으로 인한 파손이 더 이상 나타나지 않도록 하기 위해, 회전자 권선을 위한 종래의 표준 방법이 특별한 적응(adaptation) 또는 추가의 부품들의 필요 없이 사용될 수 있다는 것이다. 특히 유리한 것은 본 발명에 따른 회전자가 높은 회전 속도에 적합하다는 것이다.

청구 범위 종속항에 서술된 조치들을 통해 청구 범위 제 1 항에 제시된 회전자의 개선이 가능하다.

본 발명의 실시예는 도면에 간단하게 도시되어 있으며 이하의 설명에서 상술된다.

도 1은 본 발명에 따른 회전자의 개략도.

도 1에 도시된 전기 모터용 전기자 또는 회전자(1)는 절연 금속판의 적층 스택으로 구현된 회전자 본체(4), 및 컬렉터 또는 정류자(7)를 갖는다. 회전자 본체(4) 및 정류자(7)는 공통의 회전자 축(9)에 상대 회전 불가능하게 부착(rotationably fixed)되어 있다. 이 회전자 본체(4)는 둘레에 걸쳐 분포 배열된 축방향 홈(11)을 가지며, 홈 안으로 전기자 또는 회전자 권선(13)이 감겨있다. 회전자 권선(13)의 절연된 개별 회전자 권선 와이어(14)는 다수의 층으로 축방향 홈(11)에 삽입되고, 접속 러그(18)를 통해 정류자(7)의 개별 정류자 박판(16)에 도전 접속되어 있는 개별 권선 코일을 형성한다. 정류자 박판(16)은 회전자 축(9)에 상대 회전 불가능하게 놓인 절연체(도시되지 않음)의 둘레에 종래 방식으로 배치되며, 박판들은 절연 갭을 사이에 두고 서로 인접하며, 절연체의 축방향 길이 전체에 걸쳐 연장한다.

정류자(7)에 회전자 권선(13)을 전기 접속하기 위해, 정류자 박판(16) 각각은 바람직하게는 일체로 형성된 접속 러그(18; 정류자 후크(commutator hook)라고도 함)를 가지고 있다. 정류자 박판(16)의 접속 러그(18)들은 단부면에서, 회전자 본체(4)를 향하는 상기 회전자 본체로부터 정류자 박판(16)쪽으로 휘어짐으로써, 접속 러그(18) 각각은 정류자 박판(16)과 작은 예각을 형성한다. 회전자 권선(13)의 코일 각각으로부터 접속 러그들(18)에 이르는, 회전자 권선(13)의 스위칭 와이어(스위칭 컨덕터(20; switching conductor)라고도 함)는 여러 가지 후킹(hooking) 기술로 상기 접속 러그(18)로 안내된다. 이 경우 코일 패킷들(packets)로 형성된 권선 코일들의 소위 권선 헤드(17; winding head)가 회전자 본체(4)의 정류자 쪽 단부면(15) 위로 약간 돌출한다. 후킹 기술로는, 예를 들면 후크 어라운드 기술(hook around technique)이 있으며, 이 경우 스위칭 와이어(20) 각각은 상기 회전자 본체(4)의 축방향 홈(11)으로부터 나와 각각의 권선 코일의 권선 코일 중심과 마주하는 접속 러그(18)로 안내되는 것이 아니라, 원주 방향으로 360도 미만의 소정 각도 간격만큼 오프셋된 접속 러그(18)로 안내된다. 그러나 사이드 후크 권선 기술(side hook winding technique)(직접 접속)을 사용할 수도 있으며, 이 경우 스위칭 와이어(20)는 회전자 본체(4)의 축방향 홈(11)에서부터 나와 항상 권선 코일 중심과 마주하는 접속 러그(18)로 안내되며, 이 때 원주 방향으로 각도 간격이 존재하지 않는다. 접속 러그(18)에 스위칭 와이어(20)를 접촉 및 고정시키기 위해, 스위칭 와이어가 상기 접속 러그(18) 둘레에 한 번 또는 여러 번 감기고, 종래의 접촉 방법, 예를 들어 초음파 용접법을 통해, 기계적 및 전기적으로 접속 러그(18)에 고정된다. 회전자 권선 와이어(14)를 가지는 회전자 권선(13)은 회전자 본체(4)에 단일의 와이어를 감아 만들어질 수 있다. 그러나 2 개의 와이어를 함께 감아 소위 H-권선으로서 회전자 권선(13)을 만들 수 있으므로, 예를 들어 스위칭 와이어(20)의 2 개의 단부는 남아있는 접속 러그(18)로 안내되어 고정된다.

회전자 본체(4)의 권선 헤드(17)와 접속 러그(18) 사이의 영역에서 연장하는 스위칭 와이어(20)는, 작동시 그리고 특히 차량에 사용되는 전기 모터에 대해 요구되는 엄격한 진동 테스트(vibration test) 시에 회전자 권선(13)에서 진동에 의한 파손이 발생하지 않도록 하기 위해 제 위치에 고정되어야 한다. 또한, 이러한 고정은 회전자(1)의 회전 속도가 높을 때 발생하는 원심력을 상쇄해야만 한다. 이러한 스위칭 와이어(20)를 고정하기 위해 본 발명에 따라, 여전히 접촉되지 않은 채로 남아 있는 접속 러그(18)를 마지막으로 후킹하기 전에, 접속 러그(18)를 위한 스위칭 와이어(20)는 회전자 본체(4) 위로 약간 돌출하는 권선 헤드(17)와 정류자(7) 사이의 영역에서 이미 접속 러그(18)로 안내된 스위칭 와이어(20) 둘레로 한번 이상 감기도록 안내되고, 이후에 마지막으로 남는 접속 러그(18)가 후킹된다. 스위칭 와이어(20)의 추가 권선은 한 번 이상 상기 회전자 축(9) 둘레에 제공되므로, 이 추가적인 와이어 루프는 회전자 축(9)의 둘레에 원주 방향에서 360도 이상 연장하며 스위칭 와이어(20)에 접촉한다. 스위칭 와이어(20)의 이 추가 권선은 회전자 축(9) 둘레로 여러 번, 예를 들어 3 번 내지 5 번 실시되는 것이 바람직하다.

스위칭 와이어(20)의 추가 권선은 싱글 권선과 더블 권선에 사용될 수 있다. 회전자 권선 와이어(14)는 종래와 같이 절연층을 갖는다. 부가하여 이 절연층은 여전히 소위 베이킹 래커(baking lacquer)로 피복될 수 있으며, 따라서 상기 와이어(14, 20, 22)내 전류 흐름에 의한 열에 의해 개개의 와이어(14, 20, 22)가 함께 베이킹될 수 있다. 와이어(14, 20, 22)로의 전류 공급이 스위칭 와이어(20)의 추가 권선 이후에 제공되므로, 베이킹 래커를 이용한 베이킹을 통해 스위칭 와이어(20)의 추가 경화가 이루어진다. 베이킹은 베이킹 래커의 비가역성 경화 공정이며, 따라서, 와이어(14, 20, 22)의 고정적인 연결은 추후 가열시에도 안정적으로 유지된다. 스위칭 와이어(20)의 본 발명에 따른 추가 권선은 바람직하게는 접속 러그(18)의 후크 어라운드 권선을 가지는 정류자(7)에 사용된다. 그러나 이 접속 러그의 소위 사이드 후크 권선 기술(직접 접속)과 본 발명에 따른 스위칭 와이어(20)의 추가 권선의 조합 역시 고려할 수 있다. 이 경우 특히 유리한 것은, 추가의 부품을 필요로 하지 않으면서, 종래의 권선 장치 및 베이킹 장치를 약간 변경하여 사용할 수 있다는 것이다.

또한, 모든 접속 러그들(18)을 후킹한 후에 비로소 추가 권선을 실시하는 것을 고려할 수 있다. 싱글 권선의 경우에, 이를 위해 구비된 와이어는 접속 러그(18)와 접속되지 않는 자유 와이어 단부를 갖는다. 더블 권선의 경우에는 상응하게 2개의 자유 와이어 단부가 생긴다. 스위칭 와이어(20)의 베이킹은 회전자(1)에 대한 외부 열 공급을 통해 적어도 추가 권선의 영역에서 실시될 수 있다.

Claims (17)

1. 전기 모터용 회전자로서:

   회전자 축;

   상기 회전자 축 상의 회전자 권선(13)으로서, 상기 회전자 권선은 권선 와이어들(14), 접속 와이어들(20) 및 적어도 하나의 추가 와이어(22)를 포함하고, 상기 와이어들 각각은 베이킹에 의해 경화되는 래커(lacquer)에 의해 피복되고, 상기 회전자 권선은 상기 회전자 축에 상대 회전 불가능하게 놓인 회전자 본체(4) 안에 수납되는, 상기 회전자 권선(13);

   축 방향으로 배열된 정류자 박판들을 갖는 정류자로서, 상기 정류자 박판들은 절연 갭을 사이에 두고 원주 방향으로 서로 평행하게 이격 배치되고, 상기 회전자 권선들의 상기 접속 와이어들(20)의 부착을 위해 정류자 박판들(lamellas) 각각의 일단부에 고정된 접속 러그들을 갖는 상기 정류자를 포함하고,

   상기 적어도 하나의 추가 와이어(22)는 상기 접속 와이어들(20)의 둘레에 감겨져, 상기 정류자(7) 및 상기 회전자 본체(4) 사이에 추가 권선을 형성하고, 적어도 상기 추가 권선의 영역에서, 상기 회전자 권선은 가열되어, 베이킹에 의해 경화되는 상기 래커가 상기 추가 권선에서 베이킹되는, 회전자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전자 권선(13)의 회전자 권선 와이어들(14)은 상기 추가 권선을 형성하는, 회전자.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 추가 권선은 상기 접속 와이어들의 둘레에 여러 번 실시되는, 회전자.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 추가 권선은 상기 접속 와이어들의 둘레에 3 번 내지 5 번 실시되는, 회전자.
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13. 제 1 항에 있어서, 적어도 상기 추가 권선의 영역을 가열하기 위해, 전류가 상기 와이어(14, 20, 22)를 통해 흐르는, 회전자.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 추가 권선은 상기 접속 와이어들의 둘레에 여러 번 실시되는, 회전자.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 추가 권선은 상기 접속 와이어들의 둘레에 3 번 내지 5 번 실시되는, 회전자.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 추가 권선은, 상기 정류자(7)의 마지막에 남아있는 접속 러그(18)의 후킹 전에 실시되는, 회전자.
17. 제 1 항에 있어서, 적어도 상기 추가 권선의 영역을 가열하기 위해, 열이 외부로부터 상기 회전자(1)에 공급되는, 회전자.

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