KR100900861B1 - 회전 전기 기계용 로터 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 회전 기계용 로터(12)의 제조 방법에 관한 것으로, 이 로터(12)는 적어도 하나의 전기 권선이 배치된 코어(14)를 포함하고, 권취 단계 이후 접합 재료가 다시 응고하기 전에 연화시키는 상태 변화 단계로 이루어지도록 외측 접합층(32)으로 피복된 적어도 하나의 전기 전도 요소(18)를 포함하고, 전도 요소(18)는 코어의 관형 요소(42)의 외측 볼록한 원통형 벽(40)상에 배치되며, 상태 변화 단계 동안 권선(16)내의 온도 구배를 최소화하도록 상기 상태 변화 단계 이후에 관형 요소(42)가 코어 본체(44)상에 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 전기 기계용 로터 제조 방법{METHOD FOR THE PRODUCTION OF A ROTOR FOR AN ELECTRIC TURNING MACHINE}

본 발명은 회전 전기 기계용 로터의 제조 방법에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 회전 전기 기계는 로터 및 스테이터를 포함하며, 각각의 로터 및 스테이터상에는 전기 권선이 형성될 수 있다.

회전 전기 기계는 예를 들어 국제 특허 공개 공보 제 WO 01/93406 호에 개시된 바와 같이, 로터의 회전 운동을 전류로 전환하는 교류발전기일 수 있다.

회전 전기 기계는 또한 로터의 권선을 통과하는 전류를 로터의 회전 운동으로 전환하는 모터일 수 있다. 예를 들어, 국제 특허 공개 공보 제 WO 01/69762 호에 개시된 바와 같이, 이 기계는 가역적이어서, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 또한 그 반대로 전환할 수 있다.

따라서 이러한 경우에는, 교류발전기가 자동차의 엔진을 시동하는 것을 가능하게 한다.

각각의 전기 권선은 전기 절연 재료의 층으로 피복된 적어도 하나의 전기 전 도 요소의 코일로 구성된다. 따라서 횡단면에 있어서, 권선은 도료(varnish)에 의해 서로 접합된 수평 및 수직 병렬 상태의 전기 전도 요소 부분을 포함한다.

회전 전기 기계의 로터의 권선은 대체로 전기 절연 플라스틱 재료의 코일 본체로 형성되며, 이 코일 본체는 "U"자형의 축방향 반단면을 갖는 환형 요소로 구성된다.

권선 본체는 전기 전도 요소가 권취되는 동안 그것을 가이드한다. 그러나, 권선 본체의 횡방향 윙들이 서로 약간 이격되어 이동하는 일이 종종 발생하여, 그에 의해 조악한 권선을 초래한다. 전기 전도 요소가 화판(petal)의 융기된 횡방향 윙 부분에 걸릴 수 있다. 또한, 도료의 주입전에 운반하는 동안, 일부 전기 전도 권선 요소의 일부분에 부분적인 반경방향 함몰이 발생할 수 있으며, 이는 권선 본체의 플랭크(flank)를 이동시켜 넓어지게 한다. 따라서, 그렇게 제조된 권선이 2개의 폴 휠 사이에 개재되면, 권선이 조밀하여 전기 전도층, 특히 전도체의 축방향 단부상의 전도층에 손상이 발생하며, 그에 의해 그들 사이에 접촉이 발생하여 저항의 손실이 발생할 위험이 있다. 또한, 반경방향 권선은 권선과 2개의 폴 휠이 장착된 허브와의 접촉을 방지하여, 폴 휠에 대한 코어의 기생 공기 갭을 형성하고, 결과적으로 회전 전기 기계의 전력 및 성능 손실을 방지할 수 있다.

이어서 도료가 권선에 부착된 후 응고되어 권선의 결함을 회복시킨다.

도료의 응고는 오토클레이브내(autoclave)에서 권선을 가열함으로써 이루어질 수 있다. 결과적으로 이러한 단계는 매우 장시간에 걸쳐 이루어진다.

또한, 일반적으로 플라스틱 재료인 권선 본체는 권선, 코어 및 폴 휠 사이에 열 스크린을 형성하며, 이것은 회전 전기 기계의 작동 동안 전기 전도 요소내에 전류 이동에 의해 발생된 열의 전달 및 소산에 불리하게 작용하며, 회전 전기 기계의 성능을 저하시킨다.

이러한 문제점을 제한하는 관점에서, 프랑스 특허 제 FR-A-2 809 546 호로 공개된 2000년 5월 29일자의 프랑스 특허 출원 제 00/06853 호에 따르면, 적어도 하나의 전기 절연 재료층으로 피복되어 있으며, 코팅된 전기 전도 요소의 인접부를 서로 접합할 수 있게 하는 접합 재료를 포함한 접합층으로 코팅된 전기 전도 요소를 이용하는 다른 방법이 개시되어 있다.

접합 재료는 권선과 허브를 서로 접합할 수도 있다.

따라서 로터가 작동할 때 권선에 발생된 열의 전달 및 소산을 개선하기 위해 권선 본체를 생략하는 것이 가능하다.

이를 위해, 권취 단계 동안, 피복 및 코팅된 전기 전도 요소는 권선의 폭을 결정하는 2개의 횡방향 플레이트에 의해 횡방향으로 가이드될 수 있다. 2개의 횡방향 플레이트는 피복 및 코팅된 전기 전도 요소가 제 위치에 유지될 수 있도록 한다.

이어서, 그러한 권선을 제조하는 방법은 접합 재료의 상태를 변화시키는 단계를 포함하며, 이 단계는 접합 재료를 연화 또는 용융시켜 전도 요소의 인접부 사이에 존재하는 틈을 적어도 부분적으로 충전하는 단계와, 접합 재료를 다시 응고시켜 전도 요소의 인접부를 서로 접합하는 단계로 구성된다.

상태 변화 단계는 접합 재료를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 접합 재료 의 가열 단계는 오토클레이브에서 수행될 수 있다. 그러나 접합 재료가 주울 효과(Joule effect)에 의해 전도 요소를 가열함으로써 연화 또는 용융될 수 있도록 하는 것이 유리하다. 이를 위해, 충분히 강한 세기를 갖는 전류를 전도 요소에 흘려 접합 재료를 가열할 필요가 있다.

그러나, 로터의 코어는 고형 부재로 구성되며, 이것은 자석강인 것이 바람직하며 주울 효과에 의해 권선에 발생된 열을 흡수하는 경향이 있다.

권선으로부터 로터 코어로의 열의 전달 및 소산은 권선에 온도 구배를 야기한다.

이와 관련하여, 권선의 내측 권선부, 즉 코어에 접촉 또는 근접하여 위치된 부분에 의해 발생된 열의 일부는 코어에 의해 흡수되며, 이는 그들의 온도가 증가하는 것을 제한한다.

이 결과, 가열 단계의 종료시에, 전도 요소의 내측 권선부를 코팅하는 접합 재료에 의해 도달된 온도는 다른 권선부상의 접합 재료에 의해 도달된 온도보다 낮다. 이들 두 온도 사이의 차이는 섭씨 수십도 정도일 수 있다.

전기 절연 재료층을 손상시키지 않기 위해 전도 요소의 온도가 최대 온도보다 낮아야 한다면, 전도 요소의 내측 권선부에 코팅된 접합 재료에 의해 도달한 온도는 대체로 접합 재료의 연화 또는 용융 온도보다 낮다.

따라서, 접합 재료는 전도 요소의 내측 권선부의 인접부를 서로 접합할 수 없다.

이는 회전 전기 기계의 성능에 불리하게 작용한다.

예를 들어, 회전 전기 기계의 작동 동안, 권선의 하부 권선부가 진동하여 소음을 발생시킬 수 있다. 코어에 대해 권선을 느슨하게 하는 것 또한 소음을 발생시킬 수 있다.

내측 권선부의 서로에 대한 진동은 절연 재료층의 마모를 발생시켜 회로 단락의 위험을 증가시킨다.

또한, 그러한 방법은 반부-코어 폴 휠(half-core pole wheels), 즉 코어의 하나의 부품과 일체로 제조된 폴 휠이 사용될 수 없도록 한다. 이와 관련하여, 폴 휠의 반부 코어 위로 클로(claw)가 축방향으로 연장하고, 결과적으로 코어상에 전도 요소의 권취를 방해한다.

발명의 요약

이러한 단점을 극복하기 위한 관점에서, 본 발명은 회전 전기 기계의 로터를 제조하는 방법을 제안하며, 이 로터는 적어도 하나의 전기 권선이 형성된 코어를 구비하고, 전기 권선은 권선을 형성하도록 권취되고 적어도 하나의 전기 절연 재료층으로 피복되고 외측 접합층으로 코팅된 적어도 하나의 전기 전도 요소를 포함하고, 접합층은 코팅된 전도 요소의 인접부들이 서로 접합될 수 있도록 하는 접합 재료를 포함하며, 이 로터는 권취 단계 이후 특히 전도 요소의 주울 효과 가열에 의한 상태 변화 단계가 이어져, 접합 재료의 연화 또는 용융을 유발하여 권취된 전도 요소의 인접부들 사이에 존재하는 틈을 적어도 부분적으로 충전하며, 권취된 전도 요소의 인접부들을 서로 접합하기 위해 접합 재료를 다시 응고시키는 유형이다.

본 제조 방법은 전도 요소의 권취가 코어의 관형 요소의 볼록한 외측 원통형 벽상에 수행되며, 상태 변화 단계 동안 권선에 발생한 온도 구배를 최소화하도록 상태 변화 단계 이후에 관형 요소를 코너 본체상에 조립하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 반부-코어 폴 휠이 사용되는 것을 가능하게 한다. 이들 폴 휠은 견고하여 예를 들어 프랑스 특허 제 FR-A-2 793 085 호에 개시된 방식으로 폴 휠의 클로 사이에 자석을 개재시키는 것이 가능하다.

따라서, 영구 자석의 존재로 인해 회전 전기 기계의 출력을 증가시키는 것이 가능하다.

또한, 전기 전도 권선과 로터의 폴 휠 사이에 보다 양호한 열 소산이 이루어짐을 알 수 있을 것이다.

또한, 클로 영역내에 N극 및 S극을 얻기 위해 전기 권선이 활성화되면, 코어의 관형 요소는 양호한 자기 플럭스를 얻는데 일조한다.

관형 요소는, 폴 휠내의 원심력에 대한 양호한 저항에 의해 규정된 한계내에서이기는 하지만 폴 휠의 반부-코어의 두께의 감소를 가능하게 한다.

폴 휠은 단조에 의해 보다 용이하게 제조될 수 있으며, 그리하여 폴 휠은 보다 균질하게 된다.

차량의 열 엔진에 의해 발생되는 비주기적인 효과(non-cyclical effect)에 대한 코어의 관형 요소의 양호한 저항이 얻어진다.

본 발명에 따르면, 폴 휠의 외경이 증가될 수 있어, 반부-코어의 존재로 인해 폴 휠이 보다 견고하기 때문에, 기계의 출력이 증가될 수 있고, 자기 노이즈가 감소될 수 있다.

또한, 관형 요소는 통상적인 코어보다 얇은 두께를 가지므로, 코어의 관형 요소와 권선 사이의 온도 구배가 작아진다.

본 발명의 특징에 따르면,

- 관형 요소는 코어 본체상에 수축된다.

- 관형 요소는 코어 본체상에 접착식으로 부착된다.

- 코어는 외부 관형 요소를 포함하며, 이 관형 요소의 볼록한 외측 원통형 벽상에 권선이 형성된다.

- 관형 요소의 내측 원통형 벽은 중공형 또는 돌출형 요소로 형성된 적어도 하나의 요소를 포함하며, 이것은 코어 본체의 대응하는 돌출형 또는 중공형 요소와 협력하며, 그에 의해 코어 본체에 대한 관형 요소의 회전을 방지한다.

- 관형 요소는 튜브로 롤링되어 용접되는 금속 리프로 구성된다.

- 코어 본체는 로터의 하나의 폴 휠의 횡방향 면으로부터 각각 서로를 향해 축방향으로 연장하는 2개의 실질적으로 원통형 부분으로 형성된다.

- 관형 요소는 강재이다.

- 관형 요소는 알루미늄재이다.

- 관형 요소의 적어도 일 면은 양극화되어 있다.

- 전기 절연 요소는 권선과 코어의 관형 요소의 볼록한 외측 원통형 벽 사이에 축방향으로 개재되며, 권선과 관형 요소를 서로 결합한다.

- 외부 접착층내의 접합 재료는 열경화성 타입의 중합체이다.

- 외부 접착층내의 접합 재료는 열가소성 타입의 중합체이다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 숙지함으로써 명백해 질 것이다.

도 1은 절연 재료층으로 피복되고 접합 재료로 코팅된 와이어로 형성된 로터 권선을 갖는 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도,

도 2는 접합 재료의 상태 변화 단계 전의, 도 1의 D2의 확대 세부도,

도 3은 종래 기술에 따른 접합 재료의 상태 변화 단계 후의, 도 2에 도시된 바와 유사한 도면,

도 4는 본 발명에 따라 제조된 권선의 축방향 부분 단면도,

도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 1 실시예의 다양한 버전에 따라 제조된 권선의 횡단면도,

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제조된 로터의 분해 사시도,

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제조된 권선을 갖는 로터의 축방향 부분 단면도,

도 11 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 제조된 권선을 갖는 로터의 축방향 부분 단면도.

도 1은 2개의 주요 구성 요소[로터(12) 및 스테이터(13)]를 그 내부에 수반하는 두 부분의 케이싱(11)으로 주로 구성된 교류발전기(10)를 개략적으로 도시한다.

스테이터(13)는 로터(12)를 둘러싸며, 로터(12)는 회전축(A)을 갖는 출력 샤프트(15)에 고정되며, 그 후방 단부는 2개의 슬립 링(17)으로 고정된다.

로터(12)는 전기 권선(16)이 형성되어 있는 코어(14)로 주로 구성된다.

전기 권선(16)은 예를 들어 구리 와이어 등의 전기 전도 요소를 권취하여 제조되며, 이 전기 전도 요소는 적어도 하나의 전기 절연 재료층으로 피복된다.

본 예에 있어서, 로터(12)는 원통형 전기 권선(16)으로 구성된 클로 타입의 로터로서, 2개의 플레이트(22, 24) 사이에 장착되며, 각각의 플레이트(22, 24)는 대체로 다른 플레이트(24, 22)를 향해 연장하는 각각의 클로(26, 28)를 포함한다. 클로(26, 28)는 플레이트(22)의 하나의 클로(26)가 플레이트(24)의 2개의 인접한 클로(28) 사이에 개재되도록, 그리고 그 반대가 되도록 서로에 대해 원주방향으로 오프셋되어 있다. 보다 상세한 사항은 유럽 특허 제 EP-B-0 515 259 호 또는 국제 특허 공개 공보 제 WO 01/93406 호를 참조하기 바라며, 상기 특허 역시 회전 전기 기계의 로터 및 보다 상세하게는 교류발전기를 나타내고 있다.

플레이트(22, 24)와 그 클로(26, 28)는 본 명세서에서 각각 폴 휠(23, 25)로 불린다.

도 2는 전기 절연 재료층(30)으로 피복된 전도 요소(18)의 권선의 일부를 확대한 횡단면도이다.

피복 전도 요소(18)는 또한 전도 요소(18)의 인접부를 서로 결합하는 접합 재료의 접합층(32)으로 코팅된다.

도 2에 따라 공지된 방법으로, 전기 절연 리프(34)가 전기 권선(16)과 코어(14) 사이에 개재된다. 이는 권선(16)과 코어(14) 사이에 발생하는 회로 단락의 위험이 감소하거나 제거될 수 있도록 한다.

전기 절연 리프(34)의 재료도 또한 열 전도체일 수 있다. 이것은 회전 전기 기계의 작동 동안 전도 요소(18)내에 흐르는 전류에 의해 발생된 열이 코어(14)로 방출되는 것을 양호하게 한다.

권선(16)과 회전 전기 기계(도시되지 않음)의 폴 휠 사이에 발생하는 회로 단락의 위험을 제거하기 위해 절연 리프(34)는 권선(16)의 횡방향 벽 위로 연장할 수도 있다.

절연 리프(34)는 종이 또는 절연 티슈 등의 전기 절연 구조 요소를 포함할 수 있으며, 이들의 면중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 접합 재료로 코팅된다.

절연 리프의 접합 재료는 접합층(32)의 접합 재료와 화학적으로 양립할 수 있는 것이 바람직하다.

로터(12)의 제조 동안, 전도 요소(18)의 인접부는 접합층(32)내 재료의 상태 변화 단계에서 서로 결합되는 것이 바람직하다.

상태 변화 단계는 접합 재료를 연화 또는 용융시켜 전도 요소(18)의 인접부들 사이에 존재하는 틈을 적어도 부분적으로 충전한 후에, 전도 요소(18)의 인접부들을 서로 결합하기 위해 다시 응고되도록 한다.

상태 변화 단계는 접합 재료의 구조의 변경, 즉 구성 원자 일부의 서로에 대한 상대 운동의 변경에 해당한다.

재료의 상태를 변화시키는 단계는 접합 재료의 용융점 이상인 경화 온도로 접합 재료를 가열하는 단계를 포함하며, 이러한 단계에 의해 접합 재료를 연화 및 용융시켜 전도 요소(18)의 인접부들 사이에 존재하는 틈으로 흘러들어 바람직하게는 거의 전체적으로 충전한다.

가열 단계 다음에는 냉각 단계가 이어지며, 냉각 단계 중에는 접합 재료가 다시 경화 또는 응고된다.

접합 재료의 경화 온도 또는 응고 온도는 재료의 구조가 변경되어 적어도 부분적으로 접촉하고 있는 요소를 그 재료가 서로 접합하는 온도이다.

접합 재료는 중합체인 것이 바람직하다.

따라서, 중합체가 열경화성인 경우, 이하의 상세한 설명 및 청구범위에 있어서, 경화 온도는 중합체의 망상 조직 온도로 불릴 것이다.

이와 유사하게, 재료가 열가소성인 경우, 이하의 상세한 설명 및 청구범위에 있어서, 경화 온도는 중합체의 용융 온도로 불릴 것이다.

접합 재료가 중합체인 경우, 가열 단계는 접합 재료를 중합체화시키며, 냉각 단계는 피복 전도 요소(18)의 인접부들이 서로 견고하게 접합되도록 접합 재료를 응고시킨다.

절연 리프(34)가 중합체 등의 접합 재료로 코팅되어 있는 경우, 접합 재료의 경화 온도 이상의 온도로 가열하는 단계 및 냉각 단계는 로터(12)의 코어(14)에 절 연 리프(34)가 결합되도록 하며, 피복 전도 요소(18)의 인접부들과의 연결이 보강될 수 있게 한다.

가열 단계는 경화 온도 이상의 온도로 접합 재료의 온도를 올리는 방법으로, 주울 효과에 의해 피복 및 코팅된 전기 전도 요소(18)를 가열하는 단계로 구성된다.

그러나, 절연 리프(34)는 주울 효과에 의해 발생된 열이 권선으로부터 코어(14)로 전달될 수 있도록 한다. 이러한 열전달은 권선(16)내에 열 구배가 형성되도록 한다. 코어(14)에 근접하여 놓인 권선(16)의 내측 권선부는 권선(16)의 다른 권선부의 온도보다 낮은 온도를 갖는다.

상당한 양의 열이 내측 권선부로부터 코어(14)로 전달된다면, 이들 권선부의 온도는 접합 재료가 중합체화될 정도로 충분히 증가하지 않으며, 그리하여 전도 요소(18)의 내측 권선부의 인접부가 서로 접합되는 것이 방해된다.

예를 들어, 외측 권선부의 온도가 240℃ 정도, 즉 200℃인 경화 온도보다 높은 경우, 내측 권선부의 온도는 수십도가 증가된 코어(14)의 온도인 130℃ 정도이다.

130℃ 정도인 내측 권선부의 온도는 접합 재료의 상태를 변화시키지 못한다.

도 3은 로터(12)내의 권선(16)의 내부 구역을 부분적으로 도시하는 것으로, 내측 권선부의 접합층(32)은 상태가 변하지 않은 반면, 외측을 향해 놓인 권선부를 접합하는 층은 이들을 서로 접합하도록 중합체화되어 있다.

또한, 상술된 바와 같이, 로터(12)를 제조하는 그러한 방법은 반부-코어 타 입의 폴 휠의 사용을 허용하지 않는다. 이는 회전 전기 기계의 출력을 저하시킨다.

이와 동일하게, 로터(12)가 서로 분리되어 있는 코어(14)와 2개의 폴 휠(23, 25)을 포함하는 경우, 코어(14)의 횡방향 면의 어느 한 측상에 놓인 2개의 접촉면(31, 33)이 존재하며, 그에 의해 회전 전기 기계의 출력에 불리한 2개의 기생 공기 갭을 생성한다.

또한, 작동시 로터(12)의 회전에 의해 발생된 힘은 폴 휠(23, 25), 보다 상세하게는 그들의 클로(26, 28)가 축방향으로 멀리 움직이게 하는 경향이 있다. 이러한 작용을 제한하기 위해, 폴 휠(23, 25)을 강화할 필요가 있다.

강화 효과는 폴 휠(23, 25)의 치수를 증가시킴으로써 달성되지만, 치수의 증가는 로터(12)의 중량을 증가시키고, 회전 전기 기계의 성능을 저하시킨다.

반부-코어 타입의 폴 휠을 사용함으로써 강화가 이루어질 수도 있지만, 기존의 방법과 함께 고려해보기는 어렵다. 이와 관련하여, 반부-코어 폴 휠의 클로는 코어(14)상에 전도 요소(18)를 권취하는 단계에 불리하게 작용한다.

이들 단점을 극복하기 위해, 본 발명은, 도 4에 따라 전도 요소(18)의 권취가 관형 요소(42)의 볼록한 외측 원통형 벽(40)상에 수행되는 것을 제안한다.

제 1 실시예에 있어서, 코어(14)는 그 직경에 비해 벽 두께가 얇은 튜브 형태의 관형 요소(42)와, 이 관형 요소(42)의 내경과 실질적으로 동일한 외경을 갖는 코어 본체(44)로 구성된다.

관형 요소(42)는 관형 부재의 일부로 구성될 수 있으며, 또한 튜브로 롤링되어 용접되는 금속 리프로 구성될 수도 있다.

관형 요소(42)는 강으로 제조될 수 있다. 관형 요소는 또한 알루미늄을 포함할 수도 있으며, 그것의 면중 하나는 양극 처리될 수 있다.

상태 변화 단계 후에, 관형 요소(42)는 코어 본체(44)상에 조립된다.

따라서, 관형 요소(42)는 상태 변화 단계 동안 코어 본체(44)상에 조립되지 않는다. 결과적으로, 벽의 얇은 두께는 그 질량을 줄이며, 코어(14)의 열흡수력을 저하시킨다. 이는 열의 전달 및 발산을 줄이며, 접합 재료의 상태 변화 단계 동안 권선(16)내의 온도 구배를 최소화한다.

따라서, 본 발명의 방법은 전도 요소(18)의 인접부들 사이의 접합을 최적화하도록 권선 온도의 증가가 제어될 수 있도록 한다.

코어(14)의 본체(44) 및 관형 요소(42)의 조립은 접착제 접합에 의해 이루어질 수 있다. 접착제는 관형 요소(42) 및/또는 본체(44)의 원통형 벽(46, 48)상에 도포된다. 접착은 열간 또는 냉간으로 수행될 수 있다.

관형 요소(42) 및 코어 본체(44)는 수축 과정에 의해 서로 조립될 수 있다. 이 경우에 있어서, 관형 요소(42)의 내측 원통형 벽(46)의 직경은 본체(44)의 외측 원통형 벽(48)의 직경보다 작다. 조립 작업을 수행하기 위해, 관형 요소(42) 및/또는 본체(44)의 온도는 치수 변동을 일으키기 위해 변경될 수 있다.

예를 들어, 관형 요소(42)는 소위 수축 온도로 가열되어, 그 내경이 본체(44)의 외경보다 크게 팽창시킴으로써, 본체(44) 및 관형 요소(42)에 서로 축방향으로 끼워 맞춰질 수 있도록 한다. 관형 요소(42)의 냉각은 초기 치수로 복귀시켜, 반경방향 파지력에 의해 본체(44)와 서로 조립될 수 있도록 한다.

회전 전기 기계가 작동중일 때 로터가 분리될 가능성을 줄이기 위해, 수축 온도는 최대 작동 온도보다 높아야 한다.

도 5 내지 도 8에 따르면, 코어 본체(44)에 대한 관형 요소(42)의 회전을 방지하기 위해, 관형 요소(42)의 내측 원통형 벽(46)은 코어 본체(44)의 대응하는 돌출형 또는 중공형 요소(52)와 협력하는 적어도 하나의 오목형 또는 돌출형 요소(50)를 포함한다.

도 5는 코어 본체(44)의 대응하는 중공형 요소(52)와 협력하는 관형 요소(42)의 내측 원통형 벽(46)의 돌출형 요소(50)를 도시한다. 본 예에 있어서, 요소(50, 52)는 더브테일(dovetail) 타입이다.

도 6은 앞서의 도면에 도시된 것과 반대의 실시예, 즉 요소(50)가 관형 요소(42)의 원통형 내측 벽(46)내로 오목하게 형성되어서 코어 본체(44)의 대응하는 돌출 요소(52)와 협력하는 것을 도시한다.

도 7 및 도 8에 따르면, 관형 요소(42)의 내부 벽(46) 및 코어 본체(44)의 요소(50, 52)는 코어 본체(44)에 대한 관형 부재(42)의 회전을 방지하기 위해 상호 협력하는 편평부로 각각 구성된다.

관형 부재(42)가 본체(44)에 조립되면, 중실형 코어(14)는 회전 전기 기계의 작동중 권선(16)에 의해 발생된 열의 흡수를 도우며, 이는 회전 전기 기계의 출력을 최적화한다.

도 9 및 도 10에 도시된 제 2 실시예에 있어서, 코어 본체(44)는 로터(12)의 하나의 폴 휠(23, 25)의 횡방향 면으로부터 각각 서로를 향해 축방향으로 연장하는 2개의 실질적으로 원통형 부분(54, 56)으로 구성된다. 따라서 폴 휠(23, 25)은 반부-코어 폴 휠로 불린다.

관형 요소(42)를 코어 본체(44)의 2개의 부분(54, 56)과 조립하는 것은 제 1 실시예에서와 유사한 방법으로 상태 변화 단계 후에 수행된다.

그러한 방법은 폴 휠(23, 24)이 특히 축방향으로 강화되는 것을 가능하게 하며, 고속 등의 외부 영향, 및 가속 및 감속으로 인한 진동 응력 등의 내부 영향에 대한 저항성을 증가시킨다.

따라서, 폴 휠(23, 25)의 클로(26, 28)가 축방향으로 멀리 이동하도록 하지 않고 로터(12)의 회전 속도를 증가시키는 것이 가능하다.

동일한 이유에서, 일정한 회전 속도를 위해, 종래 기술로 제조된 로터와 비교해 로터(12)의 직경을 증가시키는 것이 가능하며, 이는 회전 전기 기계의 성능을 향상시킨다.

또한, 반부-코어 폴 휠(23, 25)은 기생 공기 갭이 감소되도록 할 수 있다. 이와 관련하여, 2개가 아닌 단지 하나의 접촉면(58)이 존재하며, 그에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 공기 갭만을 생성한다. 특히, 이것은 자기 노이즈가 감소되게 하여 회전 전기 기계의 성능을 개선한다.

또한, 회전 전기 기계의 성능을 개선하는 보극 자석(interpolar magnet)을 사용하는 것이 가능하다.

이상의 설명에만 제한되지 않는다. 이와 관련하여, 관형 요소(42)는 본 발 명의 보호받고자 하는 범위를 벗어나지 않고 유사한 형태를 가질 수 있다.

관형 요소(42)는 도 11에 따라 로터(12)의 외측을 향해 반경방향으로 연장하는 2개의 환형 플랭크(60)를 가질 수 있다. 따라서, 권선(16)은 플랭크(60)에 의해 축방향으로 유지되며, 이 플랭크(60)는 특히 권선(16)의 취급이 용이하게 할 수 있다. 또한, 플랭크(60)는 그 외주연부상에 슬롯을 가질 수 있으며, 이 슬롯은 코어 본체(44)에 대한 권선 및 관형 요소(42)의 임의의 가능한 회전을 방지하기 위해 서로 대면하는 관계로 폴 휠(23, 25)의 돌출 요소를 수용할 목적으로 제공된다.

그 구조는 물론 반대가 될 수 있다. 폴 휠(23, 25)에는 노치가 형성되며, 플랭크(60)에는 돌출 요소가 형성된다.

폴 휠(23, 25)내의 돌출 요소 또는 슬롯은 플레이트(22, 24) 또는 클로(26, 28)내에 형성될 수 있다.

변형예에 있어서, 플랭크(60)중 하나, 즉 슬립 링에 보다 근접한 하나는 그 외주부에서 2개의 축방향 러그에 의해 연장되며, 축방향 러그는 각각 2개의 연속적인 클로(26 또는 28)에 의해 규정된 오목부내로 관통한다. 가이드는 이들 러그 상의 제 위치에서 성형된다.

가이드는 권선(16)의 와이어의 가장 말단 와이어를 고정하는 역할을 하며, 그 각각은 슬립링중 하나에 연결된다.

이들 가이드중 하나는 도 1에 도시되어 있다.

모든 경우에 있어서, 회전을 방지하는 수단은 플랭크(60)중 적어도 하나와 이 플랭크(60)에 인접한 폴 휠(23, 25) 사이에 배치된다.

도 12에 도시된 다른 실시예에 있어서, 관형 요소(42)는 절두원추형인 본체(44)의 2개의 부분(54, 56)에 상보형인 삼각형 축방향 단면을 가질 수 있다. 관형 요소(42)와 2개의 부분(54, 56) 사이의 경계면의 경사는 기생 공기 갭으로 인한 손실을 줄일 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 관형 요소(42)는 "T"자형 축방향 단면을 가질 수 있다. 도 13 및 도 14에 따라 관형 요소(42)는 예를 들어 단조 또는 기계가공에 의해, 또는 튜브로부터의 성형에 의해 중실형으로 형성된다.

국제 특허 공개 공보 제 WO 01/69762 호에 개시된 바와 같이, 회전 전기 기계는 물론 가역적이며, 교류발전기 모드 및 시동기 모드로 작동할 수 있다.

이 경우에 있어서는, 반부-코어 폴 휠의 존재 때문에, 기계의 출력을 증가시키기 위해 클로 사이에 영구 자석을 제공하는 것이 가능하다.

모든 경우에 있어서, 클로는 원심력에 보다 민감하지 않으며, 반부-코어의 존재로 인해 원심력의 작용하에서 보다 적게 이동된다.

Claims (13)

1. 회전 전기 기계용 로터(12)를 제조하는 방법으로서, 상기 로터는 적어도 하나의 전기 권선(16)이 형성된 코어(14)를 구비하고, 상기 전기 권선(16)은 적어도 하나의 전기 전도 요소(18)를 포함하며, 상기 전기 전도 요소(18)는 상기 권선(16)을 형성하도록 권취되고 적어도 하나의 전기 절연 재료층(30)으로 피복되며, 외측 접합층(32)으로 코팅되며, 이 접합층(32)은 코팅된 전도 요소(18)의 인접부들이 서로 결합될 수 있도록 하는 접합 재료를 포함하며, 권취 단계 이후에 전도 요소(18)의 주울 효과(Joule effect) 가열에 의한 상태 변화 단계가 이어져, 상기 접합 재료를 연화 또는 용융시킴으로써, 권취된 전도 요소(18)의 인접부들 사이에 존재하는 틈을 적어도 부분적으로 충전하며, 그 후에 상기 권취된 전도 요소(18)의 인접부들을 서로 접합하기 위해 접합 재료를 다시 응고시키는 유형의 회전 전기 기계용 로터(12)를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 전도 요소(18)의 권취는 상기 코어의 관형 요소(42)의 볼록한 외측 원통형 벽(40)상에 수행되며,

   상기 상태 변화 단계 동안 상기 권선(16)내의 온도 구배를 최소화하도록, 상기 상태 변화 단계 이후에 상기 관형 요소(42)를 코어 본체(44)상에 조립하는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 관형 요소(42)는 상기 코어 본체(44)상에 수축되는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 관형 요소(42)는 상기 코어 본체(44)상에 접착식으로 접합되는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어(14)는 외부 관형 요소(42)를 포함하며, 이 관형 요소의 볼록한 외측 원통형 벽(40)상에 상기 권선(16)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 관형 요소(42)의 오목한 내측 원통형 벽(46)은 중공형 또는 돌출형 요소로서 형성된 적어도 하나의 요소(50)를 구비하며, 상기 요소(50)는 상기 코어 본체(44)의 대응하는 돌출형 또는 중공형 요소(52)와 협동하며, 그에 의해 상기 코어 본체(44)에 대한 상기 관형 요소(42)의 회전을 방지하는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 관형 요소(42)는 튜브로 롤링되고 용접된 금속 리프로 구성되는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 코어 본체(44)는 상기 로터(12)의 하나의 폴 휠(23, 25)의 횡방향 면으로부터 각각 서로를 향해 축방향으로 연장하는 2개의 원통형 부분(54, 56)으로 형성되는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 관형 요소(42)가 강재인 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
9. 제 4 항에 있어서,

   상기 관형 요소(42)가 알루미늄재인 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
10. 제 4 항에 있어서,

    상기 관형 요소(42)의 적어도 하나의 면은 양극화된 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 권선(16)과 상기 코어의 관형 요소(42)의 볼록한 외측 원통형 벽(40) 사이에는 전기 절연 요소가 축방향으로 개재되어, 상기 권선(16)과 관형 요소(42)를 서로 결합하는 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 외측 접합층(32)내의 접합 재료는 열경화성 타입의 중합체인 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 로터 제조 방법.
13. 제 4 항에 있어서,

    상기 외측 접합층(32)내의 접합 재료는 열가소성 타입의 중합체인 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 로터 제조 방법.

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