KR100636489B1 - 회전 전동기계의 회전자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코일선의 권회 공정에서의 불규칙 감김의 발생을 억제하고, 균일한 외경을 갖는 흐트러지기 어려운 코일 필드를 갖는 회전 전동기계의 회전자를 얻는 것이다.
그 구성은, 단면 원형의 코일선을 보빈의 권동부의 외주에, 각 단의 축방향의 열 수를 동일하게 하여 다단으로 권회하여 회전자 코일의 코일 필드를 구성한다. 그리고, 코일 필드의 홀수단은 코일선이 보빈의 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 접하여 권동부 둘레를 약 1주한 후, 해당 코일선을 서로 접하도록 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 해당 코일선이 보빈의 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되고, 코일 필드의 짝수단은 코일선이 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 접하고 권동부 둘레를 약 1주한 후, 해당 코일선을 서로 접하도록 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 해당 코일선이 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성된다. 그리고, 상기 간극(S)이 코일선의 직경(D)에 대하여 D/4≤S≤D/2를 만족하도록 되어 있다.
이로써, 코일선의 권회 공정에 있어서의 불규칙 감김의 발생이 억제되기 때문에 코일선을 정렬 상태로 권회할 수 있고, 흐트러지기 어려운 코일 필드를 실현할 수 있음과 함께, 코일 필드의 외경이 균일화되고, 폴형상 자극과의 접촉에 기인하는 절연 피막의 손상도 방지된다.
회전자, 회전 전동기계

Description

회전 전동기계의 회전자{ROTOR FOR DYNAMO-ELECTRIC MACHINE}
본 발명은 승용차, 트럭, 전철 등의 차량에 탑재되는 회전 전동기계(電機)의 회전자에 관한 것이며, 특히 보빈의 권동부(卷胴部)에 권회(卷回)되는 회전자 코일의 권회 구조에 관한 것이다.
도 17은 예를 들면 특개평6-181139호 공보에 기재된 종래의 회전 전동기계의 회전자 코일의 제조 방법을 설명하는 정면도이다.
이 종래의 회전자 코일의 제조 방법에서는, 도 17에 도시된 바와 같이 한 쌍의 플랜지(1b)가 권동부(1a)의 양단에 형성된 보빈(1)이 스핀들(2)에 장착되고, 화살표와 같이 회전된다. 그리고, 선재(4)가 노즐(3)로부터 풀어져 회전하고 있는 보빈(1)의 권동부(1a)에 감긴다. 이 때, 노즐(3)이 화살표 방향으로 왕복 이동하여 선재(4)가 권동부(1a)에 정렬되어 다단으로 권회되어 회전자 코일이 얻어진다.
그러나, 종래의 회전자 코일의 제조 방법에서는, 권동부(1a)의 축방향 치수와 선재(4)의 지름과의 관계, 지름 방향으로 인접하는 단(段)간에 있어서의 선재(4)의 위치 관계 등에 관하여 전혀 고려되지 않았다. 그래서, 선재(4)를 권동부(1a)에 권회하고 있는 도중에 불규칙 감김(卷亂)이 발생한다. 그리고, 권회 완료 후의 권회된 선재(4)로 구성된 코일 필드의 외경이, 이 불규칙 감김에 기인하여 보 빈(1)의 축방향에 관하여 가지런하지 않게 된다. 그 결과, 외경이 커진 코일 필드의 가장 외주에 위치한 선재(4)가 폴의 내주 벽면과 접촉하고, 선재(4)의 절연 피막이 손상되어 절연 불량을 야기하여 버린다는 문제가 있다. 또한, 불규칙 감김에 기인하여 선재(4)에 걸리는 하중의 밸런스가 악화되어 권회 완료 후 코일 필드의 흐트러짐을 야기하여 버린다는 부적합함도 있다.
본 발명은 코일선을 보빈에 각 단(段)의 열 수를 동일하게 하여 다단으로 권회하여 코일 필드를 구성하고, 또한, 코일선과 보빈의 플랜지부와의 간극과 코일선의 배열 피치와의 관계를 규정하여, 코일선의 권회 공정에 있어서의 불규칙 감김의 발생을 억제하고, 균일한 외경을 가진 흐트러지기 어려운 코일 필드를 갖는 회전 전동기계의 회전자를 얻는 것이다.
본 발명에 의한 회전 전동기계의 회전자에서는, 회전자 코일의 코일 필드가 단면(斷面) 원형의 코일선을 보빈의 권동부의 외주에, 각 단의 축방향의 열 수를 동일하게 하여 다단으로 권회하여 구성되어 있다. 이 코일 필드의 홀수단은 코일선이 보빈의 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 접하고 권동부 둘레를 약 1주(一周)한 후, 해당 코일선을 서로 접하도록 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 해당 코일선이 보빈의 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되고, 코일 필드의 짝수단은 코일선이 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 접하고 권동부 둘레를 약 1주한 후, 해당 코일선을 서로 접하도록 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 해당 코일선이 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되어 있 다. 그리고, 상기 간극(S)이 코일선의 직경(D)에 대하여 D/4≤S≤D/2를 만족하게 된다.
또한, 본 발명에 의한 회전 전동기계의 회전자에서는, 회전자 코일의 코일 필드가 단면 원형의 코일선을 보빈의 권동부의 외주에, 각 단의 축방향의 열 수를 동일하게 하여 다단으로 권회하여 구성되어 있다. 이 코일 필드의 홀수단은, 코일선이 보빈의 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 접하고 권동부 둘레를 약 1주한 후, 해당 코일선을 간극(G)을 갖고 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 해당 코일선이 보빈의 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되고, 코일 필드의 짝수단은 코일선이 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 접하고 권동부 둘레를 약 일주한 후, 해당 코일선을 간극(G)을 갖고 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 해당 코일선이 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 간극(S)이 코일선의 직경(D) 및 간극(G)에 대하여 S=(D+G)/2를 만족하도록 되어 있다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자의 주요부를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 적용되는 보빈을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 보빈의 회전자 코일의 권장(卷裝) 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 방법을 설명하는 사시도.
도 5는 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 방법을 설명하는 공정도.
도 6은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 방법을 설명하는 공정도.
도 7은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 방법을 설명하는 공정도.
도 8은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 상태를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 상태를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 상태를 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제 2의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 상태를 도시한 단면도.
도 12는 본 발명의 제 3의 실시예에 관한 회전 전동기계에 있어서의 보빈의 주요부를 도시한 평면도.
도 13은 본 발명의 제 3의 실시예에 관한 회전 전동기계에 있어서의 회전자 코일의 권장 상태를 설명하는 단면도.
도 14는 본 발명의 제 4의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 보빈을 도시한 측면도.
도 15의 (a)는 도 14의 XV-XV 화살표로 본 단면도이고, (b)는 동 도의 (a)에 회전자 코일이 권장된 상태를 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 제 5의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자의 주요부를 도시한 단면도.
도 17은 종래의 회전 전동기계의 회전자 코일의 제조 방법을 설명하는 정면도.
이하, 본 발명이 알맞는 실시의 형태에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
제 1의 실시예
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자의 주요부를 도시한 단면도, 도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 적용되는 보빈을 도시한 사시도, 도 3은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 보빈의 회전자 코일의 권장(卷裝) 상태를 도시한 사시도, 도 4는 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 방법을 설명하는 사시도, 도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 방법을 설명하는 공정도이다. 도 8 내지 도 10은 각각 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 상태를 도시한 단면도이고, 도 8은 S>D/2의 경우를, 도 9는 S=D/2의 경우를, 도 10은 S<D/4의 경우를 도시하고 있다. 또한, S는 각 단에 있어서의 코일선(15)과 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)의 내주 벽면과의 간극, D는 코일선(15)의 직경이다.
회전 전동기계의 회전자(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전류를 흐르게 하여 자속을 발생하는 회전자 코일(11)과, 이 회전자 코일(11)을 덮도록 마련되고, 회전자 코일(11)에서 발생된 자속에 의해 자극이 형성되는 한 쌍의 폴 코어(12)로 구성된다.
각 폴 코어(12)는, 철제로서, 끝이 가는 형상의 폴형상 자극(13)이 각각 그 끝이 가는 방향을 축심 방향으로 일치시켜 원주(圓柱)형상의 기부(基部)(14)의 외주연부(外周緣部)에 둘레 방향으로 등각(等角) 피치로 복수 형성되어 있다. 그리고, 한 쌍의 폴 코어(12)가 폴형상 자극(13)을 서로 맞물리도록 대향시켜 기부(14)의 단면(端面)끼리를 맞닿게 하여 샤프트(도시 생략)에 고착되어 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 샤프트 삽통 구멍이 기부(14)의 축심 위치에 천공되어 있다.
보빈(16)은, 도 2에 도시된 바와 같이 나일론66 등의 열가소성 수지에 유리섬유를 첨가한 재료를 금형 성형하여 제작되고, 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)가 권동부(17)의 축방향의 양 단부로부터 지름 방향의 바깥쪽으로 연장되고, 단면 ㄷ자형상의 고리형상체로 구성되어 있다. 그리고, 보강용의 리브(20)가 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)의 두께를 두껍게 하여 형성되어 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)에는 리브(20)가 둘레 방향으로 등각 피치로 6개소에 형성되어 있다. 또한, 절연용의 설편(舌片)(18a, 19a)이 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)의 외주단에 둘레 방향으로 등각 피치로 마련되고, 보빈(16)이 한 쌍의 폴 코어(12)에 장착되었을 때 설편(18a, 19a)이 폴형상 자극(13)의 내주 벽면에 따르도록 구부러지고, 회전자 코일(11)과 폴형상 자극(13)과의 직접적인 접촉을 방지하고 있다. 또한, 한 쌍의 계지부(21a, 21b)가 제 1 플랜지부(18)의 외주단에 세워지고, 후술하는 홈(22)이 계지부(21a) 부근의 제 1 플랜지부(18)의 외주단부터 권동부(17)에 이르도록 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 요홈이 설치되어 있다.
이 보빈(16)은, 권동부(17)를 기부(14)에 장착하고, 양측(도 1의 좌우)으로부터 폴형상 자극(13)의 근원부(13a)에 의해 끼워 지지되고, 한 쌍의 폴 코어(12)의 폴형상 자극(13)과 기부(14)로 구성되는 공간 내에 수납되어 있다. 그리고, 회전자 코일(11)은, 코일선(15)을 권동부(17)의 외주에 각 단의 축방향의 열 수를 동일하게 하여 다단으로 권회하여 구성된다. 여기서는, 코일선(15)은 7열 4단으로 권회되어 있다.
여기서, 회전자 코일(11)의 권장 방법에 관하여 설명한다.
코일선(15)은, 단면 원형의 구리 등의 심재(芯材)의 표면에 폴리이미드 수지 등의 절연 피막을 피복하여 제작되었다. 이 코일선(15)은 노즐(23)로부터 풀어내어 그 선단을 스핀들(도시 생략) 등에 장착된 보빈(16)의 계지부(21a)에 감기어 홈(22) 내를 통하여 권동부(17)로 인도된다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 노즐(23)로부터 코일선(15)을 풀어내면서, 보빈(16)을 회전시켜 코일선(15)을 권동부(17)에 감는다. 이 때, 노즐(23)을 보빈(16)의 축방향으로 이동시켜 코일선(15)의 1단째가 권동부(17)에 권회된다. 이 1단째의 코일선(15)은, 도 5에 도시된 바와 같이 홈(22)으로부터 권동부(17)로 연장한 후, 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 접하면서 권동부(17) 둘레로 약 일주하고, 계속해서 코일선(15)의 1개분 제 2 플랜지부(19)측으로 시프트하여 1주째의 코일선(15)에 접하면서 권동부(17) 둘레로 약 일주하고, 마찬가지로 하여 권동부(17) 둘레로 모두 7주한다. 이때, 1단째의 7주째의 코일선(15)과 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면과의 사이에는 간극(S)이 형성된다.
계속해서, 코일선(15)의 2단째가 1단째의 코일선(15)상에 권회된다. 우선, 코일선(15)은, 도 6에 도시된 바와 같이 7주째의 코일선(15)위에 얹혀 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 접하도록 약 1주한다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 코일선(15)의 1개분 제 1 플랜지부(18)측으로 시프트하여 2단째의 1주째의 코일선(15)에 접하면서, 또한 1단째의 6주째와 7주째의 코일선(15)에 접하면서 권동부(17) 둘레로 약 1주하고, 마찬가지로 하여 권동부(17) 둘레로 모두 7주한다.
이 코일선(15)의 권회 공정을 반복하여 행하고, 코일선(15)이 권동부(17)에 폴형상 자극(13)의 근원부(13a) 높이와 동등한 높이까지 권회되고, 코일 필드(A)를 구성한다. 본 제 1의 실시예에서는, 코일 필드(A)는 코일선(15)을 7열 4단으로 권회하여 구성되어 있다. 그리고, 노즐(23)로부터 연장하는 코일선(15)을 절단하고, 코일선(15)의 절단측을 계지부(21b)에 감아 도 3에 도시된 회전자 코일(11)을 얻을 수 있다.
이와 같이 제작된 회전자 코일(11)에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 보빈(16)의 권동부(17)에 7열 4단으로 권장된다. 그리고, 홀수단에서는 코일선(15)은 1주째가 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 접하여 권회되고, 이후 서로 접하도록 모 두 7주하고, 7주째의 코일선(15)과 제 2 플랜지부(19) 내주 벽면과의 사이에 간극(S)을 갖도록 권회된다. 한편, 짝수단에서는 코일선(15)은 1주째가 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 접하여 권회되고, 이후 서로 접하도록 모두 7주하고, 7주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18) 내주 벽면과의 사이에 간극(S)을 갖도록 권회되어 있다. 그리고, 예를 들면, 2단째의 1주째의 코일선(15)이 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 접하고 권회되어 있기 때문에, 2단째의 1주째의 코일선(15)은 1단째의 7주째의 코일선(15)을 제 1 플랜지부(18)측으로 압박하고, 1단째의 7주의 코일선(15)을 서로 밀접시키도록 작용한다. 그래서, 2단째에 코일선(15)을 2주째, 3주째로 순차적으로 권회하여도, 1단째에 권회되는 코일선(15)의 밀착 상태가 확보된다. 또한, 3단째 및 4단째에 코일선(15)을 권회하는 경우에도 마찬가지로 하단에 권회되는 코일선(15)의 밀착 상태가 확보된다. 즉, 코일 필드(A)에 있어서 각 단의 코일선(15)의 정렬 상태가 확보된다.
이와 같이, 회전자 코일(11)의 코일 필드(A)는, 각 단의 열 수를 동수로 하고, 홀수단에서는 코일선(15)을 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 접하고, 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 가지며, 또한, 서로 접하도록 하여 제 1 플랜지부(18)로부터 제 2 플랜지부(19)측으로 배열 피치(P)(=D)로 7열 배열되고, 짝수단에서는 코일선(15)을 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 접하고, 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 가지며, 또한, 서로 접하도록 하여 제 2 플랜지부(19)로부터 제 1 플랜지부(18)측으로 배열 피치(P)(=D)로 7열 배열되어 구성되어 있기 때문에, 코일 필드(A)의 외경이 보빈(16)의 축방향에 관하여 가지런하지 않게 되는 경우도 없다. 그 결과, 회전자 코일(11)을 폴 코어(12)에 장착하여 회전자(10)를 제작한 경우, 코일 필드(A)의 최대 외경부에 위치하는 코일선(15)이 폴형상 자극(13)의 내주 벽면과 접촉함에 기인하는 코일선(15)의 절연 피막 손상의 발생을 억제할 수 있고, 절연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 코일선(15)에 걸리는 하중의 밸런스 악화도 억제할 수 있고, 코일 필드(A)가 권회 완료 후에 흐트러지는 것이 방지된다.
또한, 보빈(16)이 나일론66 등의 열가소성 수지에 유리섬유를 첨가한 재료를 금형 성형하여 제작되어 있기 때문에, 보빈(16)의 강도가 커지고, 코일선(15)의 권회 공정에서 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)가 코일선(15)에 눌려 외측으로 쓰러지는 것이 억제된다. 또한, 리브(20)가 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)에 형성되어 있기 때문에, 보빈(16)의 강도가 더욱 커지고, 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)의 외측으로 쓰러짐이 확실하게 방지된다.
또한, 제 1 및 제 2 플랜지부(18, 19)의 외측으로의 쓰러짐은 간극(S)의 확대를 초래하고, 코일선(15)의 권회 도중에 불규칙 감김이 발생하여 코일선(15)이 정렬상태로 권회되지 않게 된다. 그 결과, 코일 필드(A)의 외경이 축방향에 관하여 가지런하지 않게 되어 코일선(15)에 걸리는 하중의 밸런스가 악화하게 된다.
계속해서, 간극(S)에 관하여 도 8 내지 도 10을 참조하면서 설명한다.
도 8 내지 도 10에서, 2단째의 1주째의 코일선(15)과 1단째의 7주째의 코일선(15)과의 접촉점의 권동부(17)로부터의 높이는 간극(S)이 커질수록 낮아지는 것을 알 수 있다.
도 9에서는, 코일 필드(A)의 각 단이, 코일선(15)을 배열 피치(P)(=D)로 7열 배열하고, 7주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18)(또는 제 2 플랜지부(19))와의 간극(S)을 D/2로 하도록 구성되어 있는 권회 구조를 도시하고 있다. 이 권회 구조에서는 중간단(1단 및 최상단을 제외한)의 중간주(1주째 및 최종주째를 제외한) 코일선(15)은, 둘레 방향에 관하여 6주의 코일선(15)과 접하고 있다. 즉, 코일선(15)의 외주면이 등각 피치의 6점에 인접하는 주(周)의 코일선(15)에 접하여 있게 되고, 각 주의 코일선(15)에 걸리는 하중의 밸런스가 좋고. 매우 안정된 상태로 권회되어 있다. 또한, 각 단의 1주째의 코일선(15)이 제 1 플랜지부(18) 또는 제 2 플랜지부(19)에 접하여 있기 때문에, 예를 들면, 2단째의 1주째에 코일선(15)을 권회하였을 때 1단째의 권회되어 있는 코일선(15)은 제 1 플랜지부(18)측으로 압박되지만, 이 압박력은 1주째의 코일선(15)을 통하여 제 1 플랜지부(18)에서 받아지고, 1단째의 코일선(15)의 정렬 상태가 흐트러지는 일이 없다. 그래서, 코일선(15)을 안정된 상태로 권회할 수 있기 때문에 권회 공정에서의 불규칙 감김의 발생이 확실하게 억제되고, 코일선(15)을 정렬 상태로 권회할 수 있다. 그 결과, 외경이 축방향에 관하여 가지런한 코일 필드(A)를 제작할 수 있음과 함께, 흐트러짐이 발생하기 어려운 코일 필드(A)를 실현할 수 있다. 또한, 보빈(16)의 권회 스페이스에 코일선(15)을 낭비없이 권회할 수 있기 때문에, 코일선(15)의 권회 수를 많게 할 수 있다. 또한, 코일선(15)이 둘레 방향에 관하여 인접하는 6주의 코일선(15)에 접하여 있기 때문에, 회전자 코일(11)에 통전하였을 때 코일선(15)에서 발생하는 열이 인접하는 주의 코일선(15)을 통하여 주위로 확산되고, 회전자 코일(11)의 방열성이 향상되어 회전자 코일(11)의 온도 상승이 억제된다.
또한, 도 8에서는, 코일 필드(A)의 각 단이, 코일선(15)을 배열 피치(P)(=D)로 7열 배열하고, 1단째의 7주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18)와의 간극(S)을 D/2보다 크게(S>D/2)하도록 구성되어 있는 권회 구조를 도시하고 있다. 이 권회 구조에는 간극 S>D/2로 되어 있기 때문에, 2단째의 1주째의 코일선(15)의 권동부(17)로부터의 높이가 2단째의 다른 주의 코일선(15)에 대하여 낮아지고, 2주째의 코일선(15)으로부터 이반(離反)한다. 그리고, 큰 단 수일수록, 동일 단 내에서 높이가 낮아지는 코일선(15)의 주의 수(감김수)가 많아진다. 그 결과, 도 8중에서 사선으로 도시한 바와 같이 코일선(15)의 권회 공정의 도중에 불규칙 감김이 발생하고, 보빈(16)의 축방향에 관한 코일 필드의 외경의 가지런하지 못함이 심하게 되는 동시에 코일선(15)에 걸리는 하중의 밸런스 악화도 커진다. 또한, 예를 들면, 3단째의 1주째에 감겨진 코일선(15)은 2단째의 7주째의 코일선(15)을 제 2 플랜지부(19)측으로 압박한다. 이 때, 2단째의 1주째와 2주째의 코일선(15)이 이간하고, 또한, 2단째의 1주째의 코일선(15)이 2단째의 2주째의 코일선(15)보다 아래쪽에 위치하고 있기 때문에, 2단째의 7주째의 코일선(15)을 제 2 플랜지부(19)측으로 압박하는 힘은 2단째의 1주째의 코일선(15)을 통하여 제 2 플랜지부(19)에서 받아지지 않는다. 그러면, 2단째의 7주째의 코일선(15)은 해당 압박력에 의해 1단째의 2주째의 코일선(15)을 지나쳐 버려 코일선(15)을 정렬 상태로 권회할 수 없게 된다. 또한, 불규칙 감김의 발생부 부근에서는 코일선(15)의 둘레 방향에 있어서의 접촉 부분이 상기 도 9에 도시된 권회 구조에 비하여 적어진다. 그러면, 회전자 코일(11)에 통전하였을 때 코일선(15)에서 발생한 열이 인접하는 주의 코일선(15)을 통하여 주위로 확산하기 어려워지고, 회전자 코일(11)의 방열성이 악화하여 회전자 코일(11)의 온도 상승을 초래한다.
또한, 도 10에서는, 코일 필드(A)의 각 단이 코일선(15)을 배열 피치(P)(=D)로 7열 배열하고, 7주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18)(또는 제 2 플랜지부(19))와의 간극(S)을 D/4보다 작게(S<D/4) 하도록 구성되어 있는 권회 구조를 도시하고 있다. 이 권회 구조에서는 간극 S<D/4로 되어 있기 때문에 각 단의 코일선(15)은 하단의 코일선(15)의 정점부(頂部) 부근에 접하게 된다. 그 결과, 코일 필드(A)의 단수가 적어지고, 코일선(15)의 권회 수가 감소하여 회전자 코일(11)에서 발생하는 기자력이 작아진다. 또한, 코일선(15)이 작은 힘으로 하단의 코일선(15)을 지나치게 되어, 코일선(15)의 권회 공정의 도중에서의 불규칙 감김의 발생의 위험성이 증대하여 버림과 함께, 코일 필드(A)의 흐트러짐의 발생의 위험성이 증대하여 버린다. 또한, 중간단의 중간주의 코일선(15)은 둘레 방향에 관하여 인접하는 4주의 코일선(15)에 밖에 접하여 있지 않기 때문에, 회전자 코일(11)에 통전하였을 때 코일선(15)에서 발생하는 열이 인접하는 주의 코일선(15)을 통하여 주위로 확산되기 어렵고, 회전자 코일(11)의 방열성이 악화하여 회전자 코일(11)의 온도 상승을 초래한다.
이와 같이, 간극(S)은 D/4 이상, 또한 D/2 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
특히, 간극(S)을 D/2로 설정하면, 코일선(15)을 안정된 상태로 권회할 수 있기 때문에, 권회 공정에서의 불규칙 감김의 발생이 억제되고, 코일선(15)을 정렬 상태로 권회할 수 있다. 그 결과, 외경이 축방향에 관하여 가지런한 코일 필드(A)를 간이하게 제작할 수 있음과 함께 흐트러짐이 발생하기 어려운 코일 필드(A)를 실현할 수 있다. 또한, 코일선(15)의 권회 수가 많아지고, 회전자 코일(11)로 발생하는 기자력을 크게할 수 있다.
제 2의 실시예
도 11은 본 발명의 제 2의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 회전자 코일의 권장 상태를 도시한 단면도이다. 또한, 도 11은 코일선(15)을 4단째에 권회하였을 때 발생한 크로스 포인트(C)를 통과하는 종단면도이다.
본 제 2의 실시예에서는, 회전자 코일(11)의 코일 필드(A)는 도 11에 도시된 바와 같이 코일선(15)이 보빈(16)의 권동부(17)에 7열 4단으로 권장되고, 또한 크로스 포인트(C)가 지름 방향에 관하여 겹쳐지지 않도록 구성되어 있다. 코일 필드(A)의 홀수단에서는, 코일선(15)은 1주째가 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 접하여 권회되고, 이후 서로 접하도록 배열 피치(P)(=D)로 모두 7주하고, 7주째의 코일선(15)과 제 2 플랜지부(19) 내주 벽면과의 사이에 간극(S)(=D/2)을 갖도록 권회되어 있다. 한편, 코일 필드(A)의 짝수단에서는 코일선(15)은 1주째가 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 접하여 권회되고, 이후 서로 접하도록 배열 피치(P)(=D)로 모두 7주하고, 7주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18) 내주 벽면과의 사이에 간극(S)(=D/2)을 갖도록 권회되어 있다. 그리고, 코일선(15)을 축방향으로 배열 피치(P)분만큼 이행시키는 이행 시작 위치가 각 단마다 둘레 방향으로 어긋나 있다. 즉, 코일선(15)을 2단째, 3단째 및 4단째에 권회할 때 발생한 크로스 포인트(C)는 둘 레 방향으로 분산되고, 지름 방향에 관하여서는 서로 겹쳐져 있지 않다.
또한, 각 단(1단째를 제외한)에 코일선(15)을 권회하는 경우, 코일선(15)은, n1주째로부터 배열 피치(P)분만큼 축방향으로 이행하여 (n1+1)주째에 권회될 때 하단의 코일선(15)의 정점부를 지나치게 된다. 이 크로스 포인트(C)란 코일선(15)이 하단의 코일선(15)의 정점부를 지나가는 점이다.
회전자 코일에서는, 크로스 포인트(C)가 지름 방향으로 겹쳐지도록 코일 필드(A)를 구성하면, 크로스 포인트(C)의 겹침 부분에 있어서의 코일 필드(A)의 외경이 커진다. 그리고, 크로스 포인트(C)의 겹침이 많아질수록, 크로스 포인트(C)의 겹침 부분에 있어서의 코일 필드(A)의 외경이 커진다. 그 결과, 회전자 코일을 폴 코어(12)에 장착하여 회전자를 제작한 경우, 크로스 포인트(C)의 겹침 부분에 있어서의 코일 필드(A)의 최외경부에 위치하는 코일선(15)이 폴형상 자극(13)의 내주 벽면과 접촉하고, 코일선(15)의 절연 피막을 손상시킨다. 또한, 크로스 포인트(C)의 겹침 부분에 있어서의 코일 필드(A)의 최외경부에 위치하는 코일선(15)과 폴형상 자극(13)의 내주 벽면과의 접촉을 회피시키기 위해서는, 코일 필드(A)의 단 수를 적게 할 필요가 있어 코일선(15)의 권회 수가 적어진다.
그러나, 본 제 2의 실시예에서는 크로스 포인트(C)가 지름 방향에 관하여 겹쳐지지 않기 때문에, 코일 필드(A)의 외경을 증대시키는 크로스 포인트(C)가 둘레 방향으로 분산되고, 균일한 외경을 갖는 코일 필드(A)를 얻을 수 있다. 그 결과, 코일선(15)과 폴형상 자극(13)의 내주 벽면과의 접촉을 회피할 수 있는 코일 필드 (A)의 단 수를 늘릴 수 있기 때문에, 코일선(15)의 절연 피막의 손상의 발생을 억제하고, 코일선(15)의 권회 수가 많은 회전 전동기계를 얻을 수 있다.
또한, 도 11에서는 코일선(15)을 4단째에 권회하였을 때 발생하는 크로스 포인트(C)가 축방향으로 겹쳐져 있지만, 크로스 포인트(C)의 축방향의 겹침은 코일 필드(A)의 외경 증대에 관여하지 않는다.
제 3의 실시예
도 12는 본 발명의 제 3의 실시예에 관한 회전 전동기계에 있어서의 보빈의 주요부를 도시한 평면도, 도 13은 본 발명의 제 3의 실시예에 관한 회전 전동기계에 있어서의 회전자 코일의 권장 상태를 설명하는 단면도이다.
본 제 3의 실시예에서는, 도 12에 도시된 바와 같이, 보빈(16A)은 권동부(17A)를 약 1주하는 융기부(25a)가 권동부(17A)의 외주벽면에 (D+G)의 배열 피치로 축방향으로 배설되어 있다. 이로써, 융기부(15a)에 의해 구획된 코일선 안내용의 안내 홈(25)이 권동부(17A)에 (D+G)의 배열 피치로 축방향으로 6개 병설되어 있다. 그리고, 각 안내 홈(25)의 내형 형상은 코일선(15)의 외형 형상과 동등하게 형성되어 있다. 또한, 각 융기부(25a)는 권동부(17A)의 둘레 방향의 소정 범위에 걸쳐 미리 형성되지 않고, 인접하는 안내 홈(25) 사이가 연통되어 있다. 그리고, 계지부(21a)가 융기부(25a)의 비형성 영역의 지름 방향 바깥쪽에 위치하고 있다. 여기서, G는 각 단에 권회되는 코일선(15)간의 간극이다. 또한, 보빈(16A)은 안내 홈(25)이 권동부(17A)에 형성되어 있는 점을 제외하고, 상기 제 1의 실시예의 보빈(16)과 마찬가지로 구성되어 있다.
계속해서, 본 제 3의 실시예에 의한 회전자 코일의 권회 구조에 관하여 도 13을 참조하면서 설명한다.
우선, 코일선(15)은 홈(22)으로부터 권동부(17A)에 연장한 후, 1번째의 안내 홈(25) 내로 인도되고, 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 접하면서 권동부(17A) 둘레로 약 1주한다. 계속해서, 코일선(15)은 융기부(25a)가 형성되지 않은 영역에서 (D+G)만큼 제 2 플랜지부(19)측으로 시프트하여 2번째의 안내 홈(25) 내로 인도되고, 권동부(17A) 둘레로 약 1주한다. 그리고, 코일선(15)은 마찬가지로 하여 권동부(17A) 둘레로 모두 6주한다. 이 때, 코일선(15)은 배열 피치(P)(=D+G)로 배열되고, 6주째의 코일선(15)과 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면과의 사이에는 간극(S)(=(D+G)/2)이 형성된다.
계속해서, 코일선(15)의 2단째가 1단째의 코일선(15)상에 권회된다. 우선, 코일선(15)은 1단째의 6주째의 코일선(15)위에 얹혀 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 접하도록 약 1주한다. 그리고, (D+G)만큼 제 1 플랜지부(18)측으로 시프트하여, 1단째의 6주째와 5주째의 코일선(15)에 접하면서 권동부(17A) 둘레로 약 1주하고, 마찬가지로 하여 권동부(17A) 둘레로 모두 6주한다. 이 때, 코일선(15)은 배열 피치(P)(=D+G)로 배열되고, 6주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면과의 사이에는 간극(S)(=(D+G)/2)이 형성되어 있다.
이 코일선(15)의 권회 공정을 반복하여 행하고, 코일선(15)이 권동부(17A)에 폴형상 자극(13)의 근원부(13a) 높이와 동등한 높이까지 권회되어 코일 필드(A)를 구성한다.
이와 같이 제작된 회전자 코일의 코일 필드(A)에서는, 도 13에 도시된 바와 같이 홀수단에서는 코일선(15)은 1주째가 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 접하여 권회되고, 이후 배열 피치(P)(=D+G)로 모두 6주하고, 6주째의 코일선(15)과 제 2 플랜지부(19) 내주 벽면과의 사이에 간극(S)(=(D+G)/2)를 갖도록 권회되고, 짝수단에서는 코일선(15)은 1주째가 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 접하여 권회되고, 배열 피치(P)(=D+G)로 모두 6주하고, 6주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18) 내주 벽면과의 사이에 간극(S)(=(D+G)/2)을 갖도록 권회된다. 그리고, 각 단에 있어서 코일선(15)은 간극(G)을 가지고 배열되어 있다.
본 제 3의 실시예에 의하면, 1단째(최하단)의 코일선(15)은 코일선(15)의 외형 형상과 동등한 내형 형상을 갖는 안내 홈(25) 내에 수납되고 권동부(17A)에 권회되기 때문에, 코일선(15)의 축방향의 이동이 안내 홈(25)에 의해 저지되고, 정렬 상태가 확보된다. 또한, 각 단의 코일선(15)이 배열 피치(P)(=D+G)로 배열되고, 홀수단에서는 1주째의 코일선(15)이 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 접하고, 또한, 6주째(최종주)의 코일선(15)이 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 간극(S)(=(D+G)/2)을 갖고 이간하고, 짝수단에서는 1주째의 코일선(15)이 제 2 플랜지부(19)의 내주 벽면에 접하고, 또한, 6주째(최종주)의 코일선(15)이 제 1 플랜지부(18)의 내주 벽면에 간극(S)(=(D+G)/2)을 갖고 이간하여 있기 때문에, 각 단의 코일선(15)은 권동부(17A)로부터 동일 높이에 위치하고, 중간단의 중간주의 각 코일선(15)은 코일선(15)의 축심에 단면(斷面)에 있어서, 코일선(15)의 축심과 권동부(17A)의 축심을 통과하는 선에 대하여 대칭의 위치 관계로 상하단의 4주의 코일선(15)에 접하고, 각 주의 코일선(15)에 걸리는 하중의 밸런스가 좋다. 그래서, 불규칙 감김이 생기는 일 없이 코일선(15)을 안정된 상태로 권동부(17A)에 권회할 수 있다. 그 결과, 외경이 축방향에 관하여 고른 코일 필드(A)를 간이하게 제작할 수 있음과 함께, 흐트러짐이 발생하기 어려운 코일 필드(A)를 실현할 수 있다. 또한, 보빈(16A)의 권회 스페이스에 코일선(15)을 낭비없이 권회할 수 있기 때문에, 코일선(15)의 권회 수를 많게 할 수 있다.
여기서, 코일 코일기의 코일선 장력의 편차 등에 의한 코일선 지름의 편차를 고려하면, 안내 홈(25)의 배열 피치(P)를 코일선 지름의 1 내지 1.O4배(1≤P≤1.04D)로 하는 것이 바람직하다.
또한, 제 3의 실시예에 의한 안내 홈(25)을 상기 제 1 및 2의 실시예의 회전자에 적용하여도 좋음은 말할 것도 없는 것이다. 이 경우, 안내 홈(25)의 배열 피치는 D로 된다.
제 4의 실시예
도 14는 본 발명의 제 4의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자에 있어서의 보빈을 도시한 측면도, 도 15의 (a)는 도 14의 XV-XV화살표로 본 단면도이고, 도 15의 (b)는 동 도 (a)에 코일선이 권장된 상태의 상세를 도시하는 도면이다.
본 제 4의 실시예에 있어서의 보빈(16B)의 권동부(17B)는, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 반경(r1)의 대직경부(26)과, 반경(r2)(<r1)의 소직경부(27)와, 소직경부(27)의 접선 방향으로 늘어나고 대직경부(26)에 매끈하게 접속되는 연결부(28)로 구성되어 있다. 그리고, 대직경부(26)의 외주벽면에는 안내 홈(25)이 형성되고, 소직경부(27)에는 안내 홈(25)은 형성되지 않는다. 또한, 소직경부(27)는 권동부(17B)의 둘레 방향에 관하여 60° 범위에 걸쳐 형성되고, 계지부(21a)가 소직경부(27)의 형성 영역 내의 지름 방향 바깥쪽에 위치하고 있다. 또한, 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 코일 필드의 각 단에 있어서의 크로스 포인트(C)는, 소직경부(27)의 지름 방향 바깥쪽의 영역에 상기 제 2의 실시예와 마찬가지로 지름 방향으로 서로 겹쳐지지 않도록 형성되어 있다.
또한, 다른 구성은 상기 제 3의 실시예과 마찬가지로 구성되어 있다. 즉 코일선(15)은, 제 1 플랜지부(18)의 내벽면에 접하면서 소직경부(27)상에 감기고, 대직경부(26)에 이르면 1번째의 안내홈(25) 내로 인도되어 대직경부(26)상에 감기고, 그리고 1번째의 안내홈(25)으로부터 인출되어 소직경부(27)상에 감겨서 권동부(17B) 둘레로 약 1주한다. 계속해서, 소직경부(27)에서 (D+G)만큼 제 2 플랜지부(19)측으로 시프트하여 2번째의 안내홈(25) 내로 인도되어, 마찬가지로, 권동부(17B) 둘레로 약 1주 한다. 그리고, 코일선(15)은 권동부(17B) 둘레로 모두 6주한다. 이 때, 코일선(15)은 배열 피치(P)(=D+G)로 배열되고, 6주째의 코일선(15)과 제 2 플랜지부(19)의 내부벽면과의 사이에는, 간극(S)(=(D+G)/2)이 형성되어 있다.
계속해서, 코일선(15)의 2단째가 1단째의 코일선(15)상에 권회된다. 우선, 코일선(15)은, 1단째의 6주째의 코일선(15)위에 얹혀 제 2 플랜지부(19)의 내주벽면에 접하도록 약 1주한다. 그리고, 소직경부(27)상의 영역에서 (D+G)만큼 제 1 플랜지부(18)측으로 시프트하고, 1단째의 6주째와 5주째 1주째의 코일선(15)에 접하면서 권동부(17B) 둘레로 약 1주하고, 마찬가지로 하여 권동부(17B) 둘레로 모두 6주하고 있다. 이 때, 코일선(15)은 배열 피치(P)(=D+G)로 배열되고, 6주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18)의 내주벽면과의 사이에는 간극(S)(=(D+G)/2)이 형성되어 있다.
이 코일선(15)의 권회 공정을 반복하여 행하고, 코일선(15)이 권동부(17B)에 권회되어, 코일 필드(A)를 구성하고 있다.
이와 같이 제작된 회전자 코일의 코일 필드(A)에서는, 상기 제 3의 실시예와 마찬가지로, 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 홀수단에서는, 코일선(15)은, 1주째가 제 1 플랜지부(18)의 내주벽면에 접하여 권회되고, 이후 배열 피치(P)(=D+G)로 모두 6주하고, 6주째의 코일선(15)과 제 2 플랜지부(19)의 내주벽면과의 사이에 간극(S)(=(D+G)/2)를 갖도록 권회되고, 짝수단에서는, 코일선(15)은, 1주째가 제 2 플랜지부(19)의 내주벽면에 접하여 권회되고, 배열 피치(P)(=D+G)로 모두 6주하고, 6주째의 코일선(15)과 제 1 플랜지부(18) 내주벽면과의 사이에 간극(S)(=(D+G)/2)을 갖도록 권회되어 있다. 그리고, 각 단에서, 코일선(15)은 간극(G)을 갖고 배열되어 있다.
본 제 4의 실시예에 의하면, 코일 필드의 각 단의 크로스 포인트(C)가 소직경부(27)의 지름 방향 바깥쪽의 영역에 형성되어 있기 때문에, 크로스 포인트(C)의 형성에 수반하는 코일 필드의 외경의 증대분이 권동부(17B)의 소직경부(27)에 의해 상쇄되고, 코일 필드의 외경이 전체적으로 균일화된다. 그 결과, 코일선(15)과 폴형상 자극(13)의 내주 벽면과의 접촉을 회피할 수 있는 코일 필드의 단 수를 늘릴 수 있기 때문에, 코일선(15)의 절연 피막 손상의 발생을 억제하고, 코일선(15)의 권회 수가 많은 회전 전동기계를 얻을 수 있다.
일반적으로, 권동부(17B)의 내경을 일정하게 하였을 때, 소직경부(27)의 반경(r2)을 과도하게 작게 할 수 없다. 그리고, 크로스 포인트(C)의 형성에 수반하는 코일 필드의 외경의 증대분이 크면, 그 외경의 증대분을 상쇄하는데는, (r1-r2)를 크게 할 필요가 있다. 그래서, 대직경부(26)의 반경(r1)을 크게 하여, 크로스 포인트(C)의 형성에 수반한 코일 필드의 외경의 증대분을 상쇄할 수 있는 (r1-r2)를 확보하게 된다. 그러나, 폴 코어(12)의 크기를 바꾸는 일 없이, 대직경부(26)의 반경(r1)을 크게 하는 것은, 코일선(15)의 권회 스페이스의 저감으로 연결되고, 회전자 코일의 기자력을 저하시키게 된다.
그러나, 본 제 4의 실시예에서는, 코일 필드의 각 단에 있어서의 크로스 포인트(C)가 소직경부(27)의 지름 방향 바깥쪽의 영역에서, 둘레 방향으로 분산되어 있기 때문에, 크로스 포인트(C)의 형성에 수반한 코일 필드의 외경의 증대분이 적어진다. 그래서, 소직경부(27)의 반경(r2)을 과도하게 작게 할 필요가 없기 때문에, 대직경부(26)를 대경으로 하는 일 없이, 크로스 포인트(C)의 형성에 수반한 코일 필드의 외경의 증대분을 상쇄할 수 있다. 그 결과, 코일선(15)의 권회 스페이스가 확보되고, 회전자 코일의 기자력의 저하가 억제된다.
여기서, 둘레 방향 범위(θ)(소직경부(27)가 형성된 권동부(17B)의 둘레 방향의 범위)에 관하여 설명한다.
둘레 방향 범위(θ)가 작아지면, 크로스 포인트(C)가 둘레 방향으로 분산되는 범위도 작아진다. 그리고, 둘레 방향 범위(θ)가 40° 미만으로 되면, 크로스 포인트(C)가 둘레 방향의 좁은 범위에 집중되어 버리고, 크로스 포인트(C)간의 둘레 방향 거리가 극단적으로 짧아진다. 그러면, 가령 크로스 포인트(C)가 지름 방향으로 겹쳐지지 않아도, 하단에 위치하는 크로스 포인트(C)의 영향으로 상단에 크로스 포인트(C)를 형성하는 데 수반하는 코일 필드의 외경의 증대분이 현저하게 커진다.
또한, 둘레 방향 범위(θ)가 너무 크면, 안내 홈(25)의 비형성 영역이 확대하여 버린다. 그리고, 1단째(최하단)에 권회되는 코일선(15)의 축방향의 이동이 둘레 방향으로 80°를 초과하는 범위에서 규제되지 않게 되면, 코일선(15)을 2단째에 권회할 때 안내 홈(25)의 비형성 영역에 위치하는 1단째의 코일선(15)이 축방향으로 이동하여 버려 불규칙 감김을 발생한다.
이와 같이, 둘레 방향 범위(θ)를 4O도 이상, 80° 이하로 바람직하게는 60°로 설정하면, 크로스 포인트(C)에 기인하는 코일 필드의 외경의 증대를 억제하고, 또한, 코일선(15)의 권회 공정에서의 불규칙 감김의 발생을 억제할 수 있다.
제 5의 실시예
도 16은 본 발명의 제 5의 실시예에 관한 회전 전동기계의 회전자의 주요부를 도시한 단면도이다.
본 제 5의 실시예에서는, 도 16에 도시된 바와 같이 코일선(15)을 보빈(16)에 7열 4단으로 권회하여 코일 필드(A)를 구성한 후, 또한 4열 1단 권회하고, 그 위에 1주 권회하여 코일 필드 산권부(山卷部)(29)를 구성한다.
또한, 다른 구성은 상기 제 1의 실시예과 마찬가지로 구성되어 있다.
본 제 5의 실시예에 의한 회전자(10A)에서는 코일 필드(A)의 상부에 코일선(15)을 4열로 권회하고, 그 위에 1주 권회하여 코일 필드 산권부(29)를 형성하고 있기 때문에, 코일 필드(A)와 폴 코어(12)의 폴형상 자극(13)과의 사이의 빔 스페이스를 이용하여 코일선(15)의 권회 수를 늘릴 수 있다. 이로써, 회전자 코일의 기자력이 커지고, 회전 전동기계의 출력을 향상시킬 수 있다.
또한, 코일 필드 산권부(29)는, 코일 필드(A)의 각 단의 열 수보다 적은 열 수로 구성되어 있기 때문에, 폴형상 자극(13)과의 접촉을 피하여 코일 필드(A)와 폴 코어(12)의 폴형상 자극(13)과의 사이의 빈 공간에 배설할 수 있다.
여기서, 코일 필드 산권부(29)는 코일 필드(A)의 각 단의 열 수보다 적은 열 수로 복수단으로 구성하면 좋다. 그리고, 코일 필드 산권부(29)의 각 단의 열 수는 코일 필드(A)와 폴 코어(12)의 폴형상 자극(13)과의 사이의 빔 스페이스 형상에 맞추어 상단 방향으로 점차 감소하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 회전자는, 예를 들면 승용차, 트럭, 전철 등의 차량에 탑재되는 교류 발전기, 교류 전동기, 교류 발전 전동기 등의 회전 전동기계에 적용할 수 있다.
또한, 상기 제 3 및 4의 실시예에서는 안내 홈(25)을 마련하여, 1단째(최하단)에 권회되는 코일선(15)의 축방향의 이동을 규제하는 것으로 하고 있지만, 코일선(15)의 축방향의 이동을 규제하는 수단은 안내 홈(25)으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 코일선(15)의 권회하기 전 공정에서, 권동부의 외주면에 점착재, 접착제 등을 형성하여도 좋다.
또한, 상기 각 실시의 형태에서는 설명의 편의상, 코일 필드(A)가 7열 4단 또는 6열 4단으로 형성되어 있는 것으로 하고 있지만, 코일 필드(A)의 열 수·단 수는 이것으로 한정되는 것이 아니다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 회전자는 회전자 코일의 코일 필드가 코일선을 정렬 상태로 권회하여 균일한 외경을 갖도록 구성되어 있기 때문에, 코일 필드가 폴형상 자극과 코일선과의 접촉을 피하여 고밀도로, 또한, 흐트러지기 어렵게 구성할 수 있고, 자동차 등의 차량에 탑재되는 차량용 교류 발전기 등의 회전 전동기계의 회전자로서 유용하다.

Claims (17)

  1. 각각 끝이 가는 형상의 폴형상 자극이 그 끝이 가는 방향을 축방향으로 일치시켜 원주형상의 기부의 외주연부에 둘레 방향으로 등각 피치로 복수 형성되어 이루어지고, 상기 폴형상 자극을 서로 맞물리도록 해당 기부의 단면끼리를 맞대어 구성된 한 쌍의 폴 코어와,
    제 1 및 제 2 플랜지부가 원통형상의 권동부의 축방향의 양 단부로부터 지름 방향의 외측으로 연장되어 단면 ㄷ자형상의 고리형상으로 구성되고, 상기 한 쌍의 폴 코어의 상기 폴형상 자극의 근원부에서 끼워 지지되고 상기 기부에 장착된 보빈과,
    단면 원형의 코일선을 상기 보빈의 권동부의 외주에, 각 단의 축방향의 열 수를 동일하게 하여 다단으로 권회하여 구성된 코일 필드를 갖는 회전자 코일을 구비하고,
    상기 코일 필드의 홀수단은, 상기 코일선이 상기 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 접하여 상기 권동부 둘레를 약 1주한 후, 상기 코일선을 서로 접하도록 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 상기 코일선이 상기 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되고,
    상기 코일 필드의 짝수단은, 상기 코일선이 상기 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 접하여 상기 권동부 둘레를 약 1주한 후, 상기 코일선을 서로 접하도록 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 상기 코일선이 상기 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되고,
    상기 간극(S)이, 상기 코일선의 직경(D)에 대하여, D/4≤S≤D/2를 만족하도록 되어 있고,
    상기 코일 필드는, 지름 방향으로 인접하는 단의 상기 코일선에 의해 형성되는 크로스 포인트가 지름 방향에 관하여 겹쳐지지 않도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    홈 방향을 둘레 방향으로 하는 코일선 안내 홈이 상기 권동부의 외주면에 축방향으로 D의 배열 피치로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 각각 끝이 가는 형상의 폴형상 자극이 그 끝이 가는 방향을 축방향으로 일치시켜 원주형상의 기부의 외주연부에 둘레 방향으로 등각 피치로 복수 형성되어 이 루어지고, 상기 폴형상 자극을 서로 맞물리도록 상기 기부의 단면끼리를 맞대어 구성된 한 쌍의 폴 코어와,
    제 1 및 제 2 플랜지부가 원통형상의 권동부의 축방향의 양 단부로부터 지름 방향의 외측으로 연장되어 단면 ㄷ자형상의 고리형상으로 구성되고, 상기 한 쌍의 폴 코어의 상기 폴형상 자극의 근원부에서 끼워 지지되어 상기 기부에 장착된 보빈과,
    단면 원형의 코일선을 상기 보빈의 권동부의 외주에, 각 단의 축방향의 열 수를 동일하게 하여 다단으로 권회하여 구성된 코일 필드를 갖는 회전자 코일을 구비하고,
    상기 코일 필드의 홀수단은, 상기 코일선이 상기 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 접하여 상기 권동부 둘레를 약 1주한 후, 상기 코일선을 간극(G)을 갖고 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 상기 코일선이 상기 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되고,
    상기 코일 필드의 짝수단은, 상기 코일선이 상기 제 2 플랜지부의 내주 벽면에 접하여 상기 권동부 둘레를 약 1주한 후, 상기 코일선을 간극(G)을 갖고 축방향으로 복수열 권회하고, 최종열의 상기 코일선이 상기 제 1 플랜지부의 내주 벽면에 대하여 간극(S)을 갖도록 구성되고,
    상기 간극(S)이, 상기 코일선의 직경(D) 및 상기 간극(G)에 대하여, S=(D+G)/2를 만족하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 코일 필드는, 지름 방향으로 인접하는 단의 상기 코일선에 의해 형성되는 크로스 포인트가 지름 방향에 관하여 겹쳐지지 않도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기계의 회전자.
  11. 제 9항에 있어서,
    홈 방향을 둘레 방향으로 하는 코일선 안내 홈이, 상기 권동부의 외주면에 축방향으로 (D+G)의 배열 피치로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  12. 제 11항에 있어서,
    간극(G)이, 0≤G≤0.04D를 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  13. 제 3항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 권동부는, 둘레 방향의 소정 범위에 걸쳐 상기 권동부의 두께를 얇게 하여 형성된 소직경부를 가지며, 상기 소직경부가 상기 코일선 안내 홈의 비형성 영역을 구성하고,
    지름 방향으로 인접하는 단의 상기 코일선에 의해 형성된 모든 크로스 포인트가 지름 방향으로 서로 겹치는 일 없이 상기 소직경부의 지름 방향 바깥쪽에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 소직경부가, 둘레 방향의 40° 이상, 80° 이하의 범위에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  15. 제 1항 또는 제 9항에 있어서,
    두꺼운 리브가 상기 보빈의 제 1 및 제 2 플랜지부에 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  16. 제 1항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 보빈이 유리섬유 함유 나일론66으로 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
  17. 제 1항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 코일선이 상기 코일 필드의 상부에 상기 코일 필드의 각 단의 열 수보다 적은 열로 복수단 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전동기계의 회전자.
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