KR100823567B1

KR100823567B1 - 적층 강판이 포함된 전기자 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100823567B1
Application number: KR1020027016093A
Authority: KR
Inventors: 로타르 파우트; 클라우스-디이터 하에펠레
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2008-04-21
Also published as: KR20030068397A; EP1340306A1; DE10057633A1; DE50103807D1; JP4112978B2; EP1340306B1; WO2002043222A1; EP1340306B2; US6933653B2; JP2004515191A; US20040066112A1

Abstract

적층 강판에 의해 형성된 강판 블록의 초기 구간 및 말단 구간만이 프레스 끼워맞춤(press fit)을 통해 회전자 축에 고정되며, 적층 강판으로 이루어지는 종래 방식의 전기자는 회전 토크가 매우 강할 경우 적층 강판이 초기 구간과 말단 구간 사이에서 밀리는 단점을 갖는다. 본 발명에 따른 전기자(1)는 복수의 모듈(8, 9, 10)로 이루어지고, 각 모듈(8, 9, 10)은 회전자 축(3)에 고정된 초기 구간(12)과 말단 구간(13)을 가지므로, 회전 토크가 매우 강할 경우에도 초기 구간과 말단 구간 사이에서는 적층 강판이 밀리지 않을 정도로 강한 고정력이 형성된다.

Description

적층 강판이 포함된 전기자 및 그 제조 방법{ARMATURE WITH SHEET STEEL LAMINATES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 청구항 제1항 또는 제5항에 기술된 종류의 전기자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전기 기계용으로 사용되는 전기자를 제조하기 위해, 복수의 적층 강판으로 이루어지는 강판 블록을 압착을 통해 회전자 축에 고정하는 방법은 이미 알려져 있다. 이 경우 각 적층 강판과 회전자 축 사이에는 마찰 고정 및 형태 끼워맞춤(form fit)가 이루어진다. 특히 적층 강판의 수가 많은 경우, 즉 강판 블록이 긴 경우에는 1회의 공정 단계로 적층 강판 및/또는 회전자 축의 손상없이 적층 강판을 회전자 축에 고정하는 것이 어렵다. 이 경우 흔히 소위 계단식 회전자 축이 사용되는데, 이런 회전자 축은 가공이 복잡하고 고가이다.

또한 적어도 하나의 적층 강판을 감싸는 초기 구간 및 말단 구간만을 코킹(caulking)을 통해 회전자 축 상에 고정함으로써 적층 강판을 회전자 축에 고정하는 방법도 이미 알려져 있다. 특히 적층 강판이 길고 회전 토크가 클 경우 초기 구간과 말단 구간 사이에서 적층 강판이 밀릴 수 있는데, 그 이유는 적층 강판의 고정력이 충분히 크지 않기 때문이다.

청구항 제1항 또는 제5항의 특징을 통해 전기자를 제조하는 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 전기자는 종래 방식에 비해 간단하고 견고하게 적층 강판이 회전자 축에 고정되는 이점을 갖는다.

종속항에 기술된 특징 또는 공정 단계를 통해 청구항 제1항 또는 제5항에 기술된 전기자 또는 전기자의 제조를 위한 방법의 개선 및 변형이 가능하다.

적층 강판을 회전자 축에 고정할 때, 적층 강판은 적층 강판의 소성 변형을 통해 회전자 축 상에 고정되는 것이 바람직하다.

이러한 전기자에서, 회전자 축이 일정한 외경을 갖는 것이 유리한데, 그 이유는 이런 회전자 축은 간단하고 저렴하게 제조될 수 있기 때문이다.

또한 적층 강판은 거의 동일한 내경을 갖는 것이 바람직한데, 그 이유는 이렇게 함으로써 적층 강판의 유형 수를 줄일 수 있고 적층 강판을 순서대로 적층할 때 혼동이 일어나지 않기 때문이다.

본 발명의 실시예는 도면에서 약식으로 도시되어 있으며 다음의 설명을 통해 상세히 기술된다.

도1a, 도1b 및 도1c는 회전자 축과 모듈로 구성되는 본 발명에 따른 전기자의 제조 방법을 도시한 도면이며,

도2는 본 발명에 따른 전기자에 대한 횡단면도이다.

도1a에는, 본 발명에 따른 전기자(1)의 일부를 형성하는 복수의 적층 강판(5) 및 회전자 축(3)이 도시되어 있다. 이러한 전기자(1)는 예를 들어 전기 모터 또는 전기 발전기와 같은 전기 기계용으로 사용된다.

제1 모듈(8)을 형성하는 복수의 적층 강판(5)은 회전자 축(3) 상에 고정된다. 각 모듈은 초기 구간(12), 중간 구간(14) 및 말단 구간(13)을 갖는다.

예를 들어 주형 보어(mould bore)를 갖는 적층 강판(5)의 회전자 축(3)으로의 압착 및 원형 보어(round bore)를 갖는 적층 강판(5)의 거칠게 표면처리되거나 너어링(knurling)된 회전자 축(3)으로의 압착과 같은 다양한 방법을 통해 고정이 이루어질 수 있다. 이 경우 적층 강판(5)은 다양한 내경(di)을 갖는다. 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)의 적층 강판(5)은 중간 구간(14)의 적층 강판(5)보다 작은 내경(di)을 갖는다. 이 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)에서만 적층 강판(5)이 상술된 방법에 따라서 회전자 축(3)에 고정되도록 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)에서 적층 강판(5)의 내경(di)이 결정된다.

중간 구간(14)은 초기 구간(12)과 말단 구간(13) 사이에서 축방향으로 작용하는 마찰 고정력에 의해 고정된다.

다른 형태의 고정 방식의 경우에는 복수의 적층 강판(5)이 회전자 축(3)상에서 밀리게 되는데, 이 경우 허용 범위 내에서 모든 적층 강판(5)이 동일한 내경(di)을 가지며 제1 모듈(8)을 형성한다. 또한 여기서 적층 강판(5)의 관통구(18)의 내경(di) 및 회전자 축(3)의 외경(d)은 우선 약한 고정이 이루어지도록, 즉 헐거운 끼워맞춤(Clearance Fit)이 존재하도록 결정된다. 회전자 축(3)은 예를 들어 일정한 외경(d)을 갖는다.

이 경우 회전자 축(3)의 특정한 위치에서 제1 모듈(8)이 회전자 축(3) 상에 고정되는데, 이 모듈은 예를 들어 4개의 적층 강판(5)으로 형성된다. 이것은, 제1 모듈(8)의 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)에서만 적어도 하나의 적층 강판(5)과 회전자 축(3) 사이에서 고정이 이루어지게 함으로써, 상술된 고정이 이루어진다.

마찬가지로 이것은 다음과 같은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 방식에는 예를 들면 각 적층 강판(5)의 재료가 회전자 축(3)으로 밀리고 회전자 축(3) 상에서 코킹(caulking)을 야기시키는, 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)에서의 적층 강판(5)의 소성 변형 또는 회전자 축(3)의 소성 변형(도1a), 또는 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)에서 적층 강판(5)과 회전자 축(3) 사이에 쇄기를 삽입하는 것을 들 수 있다.

회전자 축(3) 또는 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)의 소성 변형은 도면에서 화살표로 표시되어 있는 코킹 공구(11)를 통해 이루어진다.

다음 단계(도1b)에서는 마찬가지로 복수의 적층 강판(5)으로 이루어지는 제2 모듈(9)이 여유가 존재하는 상태로 회전자 축(3) 상으로 밀리거나 예를 들어 제1 모듈(8)과 접하게 된다.

그 다음 다시 제2 모듈(9)의 말단 구간(13)에서는 코킹 공구(11)를 통해 적어도 하나의 적층 강판(5)과 회전자 축(3) 사이에서 고정이 이루어진다.

이 단계는 도1c에 도시된 바와 같이 수 차례 반복될 수 있는데, 이 경우 제3 모듈(10)은 아직 회전자 축(3) 상에 배치되며 말단 구간(13)에 고정된다.

본 발명에 따른 전기자(1)는 복수의 모듈(8, 9, 10)로 이루어지는데, 이 모듈은 강판 블록(7)을 형성하며, 각각 자체적으로 회전자 축(3)에 고정되어 있다. 또한 이 모듈(8, 9, 10)은 일정 간격을 가지고 회전자 축(3)에 고정될 수도 있다.

도2에는 본 발명에 따른 도1c의 전기자(1)에 대한 종단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 전기자(1)는 예를 들어 3개의 모듈(8, 9, 10)로 이루어진다. 각각의 모듈(8, 9, 10)은 초기 구간(12), 말단 구간(13) 및 이 사이에 존재하는 중간 구간(14)으로 이루어진다. 초기 구간(12)은 적어도 하나의 적층 강판(5)으로 이루어지는데, 이 적층 강판은 회전자 축(3)에 고정된다.

모듈(8, 9, 10)의 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)은, 고정 구간(16) 또는 코킹을 통해 고정되는 경우 코킹 구간(16)을 통해 회전자 축(3) 상에 고정되는데, 이 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)은 하나의 적층 강판(도2) 또는 복수의 적층 강판(5)으로 이루어진다. 중간 구간(14)은 축방향으로 가해지는 마찰 고정력에 의해 초기 구간(12)과 말단 구간(13) 사이에서 고정된다. 중간 구간(14)의 적층 강판(5)은, 고회전 시 회전자 축(3) 상에서 적층 강판(5)을 회전자 축(3)에 고정하기에 충분한 마찰 고정력을 갖지 않는다.

마찬가지로 제2 모듈(9)도 초기 구간(12), 중간 구간(14) 및 말단 구간(13)을 갖는다. 제1 모듈(8)의 말단 구간(13)이 동시에 제2 모듈(9)의 초기 구간(12)을 형성할 수도 있는데, 이것은 제2 모듈이 단지 하나의 적층 강판(5)으로 이루어지는 경우에도 동일하게 적용된다.

마찬가지로 제2 모듈(9)의 말단 구간(13)도 동시에 제3 모듈(10)의 초기 구간(12)을 형성한다. 특히 강판 블록이 긴 경우, 즉 적층 강판(5)의 수가 상당히 많은 경우에는 이 모듈 방식의 구조가 이점으로 작용한다. 중간 구간(14)에서 적층 강판 상에 작용하는 회전 토크가 매우 클 경우에도 이 중간 구간(14)에서는 적층 강판(5)의 밀림 현상이 나타나지 않는다.

모듈(8, 9, 10)을 위한 적층 강판(5)의 수 및 모듈(8, 9, 10)의 상호 위치는 자유롭게 선택될 수 있다.

또한 적층 강판(5)은 불균형을 줄이기 위해 회전될 수 있다.

Claims

하나의 회전자 축 및 적어도 5개의 적층 강판을 적어도 포함하며, 상기 5개의 적층강판 중 적어도 3개의 적층강판이 회전자 축에 고정되는, 전기 기계용 전기자에 있어서,

복수의 적층 강판(5)이 하나의 모듈(8, 9, 10)을 형성하며, 상기 복수의 모듈(8, 9, 10)이 회전자 축(3)에 배치되고, 상기 각 모듈(8, 9, 10)은 초기 구간(12), 중간 구간(14) 및 말단 구간(13)을 가지며,

상기 모듈(8, 9, 10)의 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)만이 회전자 축(3)에 고정되고, 중간 구간(14)은 여유가 존재하는 상태로 회전자 축(3)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기자.
제 1 항에 있어서, 상기 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)의 고정은 적어도 하나의 적층 강판(5)의 소성 변형을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전기자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 적층 강판(5)은 동일한 내경(di)을 갖는 것을 특징으로 하는, 전기자.
제 1 항에 있어서, 상기 회전자 축(3)은 단지 하나의 외경(d)을 갖는 것을 특징으로 하는, 전기자.
회전자 축 및 상기 회전자 축에 배치된 적층 강판을 갖는 전기자의 제조 방법에 있어서,

복수의 적층 강판(5)이 제1 모듈(8)을 형성하여 여유가 존재하는 상태로 상기 회전자 축(3)으로 밀리고, 그 후 상기 제1 모듈(8)이 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)에서만 상기 회전자 축(3)에 고정되며, 다른 모듈(9, 10)이 여유가 존재하는 상태로 상기 회전자 축(3)으로 밀리고, 상기 모듈(9,10) 각각이 그 말단 구간(13)에서 상기 회전자 축(3)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 전기자 제조 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 초기 구간(12) 및 말단 구간(13)은 코킹 공구(11)를 이용한 소성 변형을 통해 상기 회전자 축(3)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 전기자 제조 방법.