KR101018715B1 - 유도전동기의 회전자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도전동기의 회전자에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자를 구성하는 회전자 코어와 회전축을 일체형으로 제작하여 고속 회전 및 높은 토크를 요하는 전동기의 작동에 적합한 유도전동기의 회전자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 원통형 몸체의 가장자리에 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따라 관통 형성된 복수개의 슬롯을 갖는 회전자 코어와, 상기 회전자 코어에 일체로 형성된 회전축으로 이루어지는 유도전동기의 일체형 회전자 코어를 제공함은 물론, 이를 포함하는 유도전동기의 회전자를 제공함으로서, 유도전동기의 고속회전이나 고토크가 요구되는 동작에서 회전자 코어와 회전축이 미끄러지는 현상을 방지하여 전동기 작동 성능을 향상시킬 수 있으며, 회전자의 제작 공정에서 회전축을 제작하고 제작된 회전축을 회전자 내로 압입하는 공정을 제거함에 따라 공정을 단순화시킬 수 있는 유도전동기의 회전자 및 그의 제조방법을 제공한다.

유도전동기, 회전자, 농형 회전자, 일체형, 일체형 회전자

Description

유도전동기의 회전자 및 그 제조 방법 {Rotor of induction motor and method for manufacturing the same}

본 발명은 유도전동기의 회전자 및 그의 제조 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자를 구성하는 회전자 코어와 회전축을 일체형으로 제작하여 고속 회전 및 높은 토크를 요하는 전동기의 작동시 회전축의 미끄러짐을 방지할 수 있으며, 회전자를 구성하는 회전축 제작 및 압입 작업에 대한 공정을 제거할 수 있어 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 유도전동기의 회전자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전동기란 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻도록 한 것으로서, 이러한 전동기는 교류전동기와 직류전동기로 대별될 수 있으며, 그 중에서 특히 유도전동기는 교류전동기의 일종이다.

상기 유도전동기는 고정자(stator)와 회전자(rotor)로 구성되며, 고정자 권선에 교류가 흐를 때 발생하는 회전 자기장(rotating magnetic field)에 의해서 회 전자에 토오크가 발생하여 전동기가 회전 구동을 하게 된다.

대개, 상기 유도전동기는 회전자의 권선 형태에 따라 구리나 알루미늄 환봉이 회전자 도체를 형성하는 농형 유도전동기(squirrel cage induction motor)와, 회전자에도 고정자와 마찬가지로 권선이 결선되어 있는 권선형 유도 전동기(wound-rotor induction motor)로 구분되고 있다.

이하 첨부한 도면을 토대로 종래의 농형 유도전동기에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 유도전동기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 종래 유도전동기의 구조를 도시한 횡단면도이다.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 종래 유도전동기는 모터 하우징이나 프레임 등에 고정 설치되는 고정자(stator)(10)와, 상기 고정자(10)의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(rotor)(20)와, 상기 회전자(20)의 중심부에 압입 결합되는 회전축(30)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 고정자(10)는 복수개의 강판이 적층되어 형성되는 고정자 코어(11)와, 상기 고정자코어(11)의 중앙부에 관통 형성된 수용공(11a)의 둘레 방향을 따라 일정간격을 두고 이격됨과 아울러 그 내측으로 돌출 형성되는 복수 개의 티스(12)에 권회되어 인가되는 전원에 의해 전자기력을 형성시키는 고정자코일(13)을 포함하여 구성되어 있다.

이와 같은 종래 유도전동기는 고정자코일(13)에 전류가 교번되게 인가되면 고정자코일(13)에 흐르는 전류에 의해 유도자기가 발생되고, 이와 같이 형성된 유 도자기와의 상호 작용에 의해 회전자(20)가 회전하게 되며, 이에 따라 상기 회전자(20)와 함께 회전축(30)이 회전을 하게 된다.

한편, 상기와 같은 종래 유도전동기의 회전자(20)의 제작 방법을 살펴보면, 먼저 복수개의 강판을 적층하여 복수 개의 슬롯(22)이 형성된 회전자 코어(21)를 제조하고, 이와 같이 제조된 회전자코어(21)를 다이캐스팅 금형의 내부에 배치시킨 후, 알루미늄 다이캐스팅을 실시하여 회전자 코어(21)의 각 슬롯(22)에 용융된 알루미늄이 충진되게 함으로써, 충진된 알루미늄은 도체바(23)로 형성되고, 또한 상기 도체바(23)에 단락환(24)이 일체로 연결되는 순서로 제조된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 유도전동기의 회전자(20)에 있어서, 전동기의 회전중심 샤프트에 해당하는 회전축은 별도로 제작하여 회전자 코어와 결합하는 방식으로 제작되므로, 고속 회전 또는 고토크를 요구하는 전동기의 경우에는 회전축의 미끄러짐이 발생하여 유도전동기의 성능이 저하되는 문제점이 존재한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 유도전동기의 회전자에 있어서, 회전자 코어와 회전축을 일체형으로 제작하고 상기 회전자 코어에 형성되는 슬롯에 2차 도체바를 다이캐스팅에 의하여 형성하거나 또는 도체바를 직접 삽입하는 방식에 의하여 회전자를 제작함으로써 회전자가 회전하는 과정에서 발생할 수 있는 회전축의 미끄러짐을 방지하여 고속 회전 또는 고토크를 요구하는 전동기의 경우에도 효과적으로 사용될 수 있는 유도전동기의 회전자를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 구성을 제공한다.

본 발명은 원통형 몸체의 가장자리에 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따라 관통 형성된 복수개의 슬롯을 갖는 회전자 코어와, 상기 회전자 코어에 일체로 형성된 회전축으로 이루어지는 유도전동기의 일체형 회전자 코어를 제공한다.

그리고, 유도전동기의 회전자에 있어서, 원통형 몸체의 가장자리에 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따라 관통 형성된 복수개의 슬롯을 갖는 회전자 코어와 상기 회전자 코어에 일체로 형성된 회전축으로 구성되는 일체형 회전자 코어와, 상기 일체형 회전자 코어의 양단에 회전축을 통과하여 결합·배치되는 단락환을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자를 제공한다.

또한, 원통형의 회전자 코어와 회전축을 일체로 형성하는 단계와, 일체형으로 제작된 일체형 회전자 코어의 가장자리에 그 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선방향을 따라 관통되는 복수개의 슬롯부를 형성하는 단계와, 상기 일체형 회전자 코어의 각 슬롯부의 내부에 소정 길이를 갖는 도체바를 삽입 결합하는 단계와, 상기 일체형 회전자 코어의 양단부를 통하여 삽입된 상기 각 도체바의 양 단부에 단락환을 결합하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 제조 방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 유도전동기의 회전자는 회전자 코어와 회전축을 일체화시킴으로서 유도전동기의 고속회전이나 고토크가 요구되는 동작에서의 회전자 코어와 회전축이 미끄러지는 현상을 방지하여 전동기 작동 성능을 향상시킬 수 있으며, 회전자의 제작 공정에서 회전축을 제작하고 제작된 회전축을 회전자 내로 압입하는 공정을 제거할 수 있어 공정을 단순화시켜 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 유도전동기의 회전자에 있어서, 회전자 코어와 회전축이 일체형으로 형성된 유도전동기의 회전자를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 아래와 같다.

첨부한 도 3은 본 발명에 의한 일체형 회전자 코어의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 일체형 회전자 코어를 포함하는 유도전동기의 종단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 유도전동기는 고정자와 회전자 코어 및 회전축이 일체형으로 이루어지는 일체형 회전자 코어를 갖는 회전자를 포함하도록 구성된 개선된 구조의 유도전동기를 제공하는 점에 특징이 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 구현예로서 일체형으로 형성된 회전자 코어를 도시하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 유도전동기의 회전자를 구성하는 일체형 회전자 코어(121)는 다수의 원통형 강판이 적층된 회전형 코어에 회전축이 압입 결합되는 종래의 기술과는 달리, 원통형의 회전자 코어와 회전축이 최초 제작시 일체형으로 제작됨에 따라, 유도자기와의 상호 작용에 의해 회전자 코어는 물론 회전축이 직접 회전하도록 구성된 일체형 회전자 코어(121)를 포함한다.

상기 일체형 회전자 코어(121)의 가장자리에는 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따라 복수개의 슬롯(125)이 관통 형성되며, 상기 일체형 회전자 코어(121)의 각 슬롯(125)의 내부에는 복수 개의 도체바(123)가 충진된다. 이 경우, 상기 도체바는 도전율이 우수한 알루미늄 또는 구리로 구성함이 바람직하다.

상기 일체형 회전자 코어(121)의 각 슬롯(125) 내부에 충진되는 복수 개의 도체바(123)는 상기 일체형 회전자 코어(121)의 양단부에 배치되는 단락환과 함께 다이캐스팅을 통하여 상기 회전자 코어 슬롯 내부에 용이하게 충진되거나, 또는 상기 일체형 회전자 코어(121)의 각 슬롯(125) 내부에 직접 복수개의 도체바(123)가 삽입 체결되도록 구성한다.

이 때, 상기 도체바(123)의 진동에 의한 소음 및 성능 저하를 막기 위해 도체바(123)를 상기 일체형 회전자 코어(121)에 삽입 결합하는 경우, 상기 회전자코어(121)를 가열하여 슬롯(125)를 확장시킨 후, 도체바(123)를 삽입 결합시키는 것이 향상된 결속력 및 결합된 간극을 좁힐 수 있으므로, 유도전동기의 작동에 따른 회전자의 소음 및 진동의 측면에서 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 일체형 회전자 코어를 포함하는 유도전동기의 종단면도로서, 도 3에 도시된 일체형 회전자 코어를 포함하는 유도전동기의 바람직한 일구현예를 도시하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정자(110)는 모터 하우징이나 프레임 등에 고정 설치되는 구성으로서, 복수개의 강판이 적층되어 형성되는 고정자 코어(111)와, 상기 고정자 코어(111)의 복수개의 티스에 권회되어 인가되는 전원에 의해 전자기력을 형성시키는 고정자 코일 즉, 엔드코일(113)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 회전자(120)는 회전축과 회전자 코어가 일체형으로 제작되어, 회전자 코어 자체에 외부로 회전력을 전달하기 위한 회전축이 형성된 일체형 회전자 코어(121)를 포함하도록 이루어지며, 상기 일체형 회전자 코어(121)에는 다수의 슬롯(125)이 형성되고, 각 슬롯(125) 내부에는 복수 개의 도체바(123)가 충진된다.

이러한 구성에 따라, 본 발명에 따른 유도전동기의 회전자는 엔드코일(113)에 전류가 교번되게 인가되면 엔드코일(113)에 흐르는 전류에 의해 유도자기가 발생되고, 이와 같이 형성된 유도자기와의 상호 작용에 의해 일체형 회전자 코어(121)가 회전하게 됨에 따라 상기 일체형 회전자 코어(121)에 형성된 회전축이 일체로 회전하게 되므로, 유도전동기의 작동에 따른 회전축과 회전자 코어 간의 미끄러짐을 방지하여 향상된 유도전동기의 작동 성능을 확보할 수 있음은 물론, 제작공정 상에서도 회전축을 제작하고 이를 회전자 코어에 압입하는 공정을 제거할 수 있어 생산 공정의 단순화가 가능하다.

본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도전동기의 구조를 나타낸 종단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 유도전동기의 구조를 나타낸 횡단면도.

도 3은 본 발명에 의한 일체형 회전자 코어의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 일체형 회전자 코어를 포함하는 유도전동기의 종단면도.

< 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 >

110 : 고정자 111: 고정자 코어

113 : 엔드 코일 120 : 회전자

121 : 일체형 회전자 코어 123 : 도체바

124 : 단락환 125 : 슬롯

Claims (3)

1. 삭제
2. 유도전동기의 회전자에 있어서,

   원통형 몸체의 가장자리에 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따라 관통 형성된 복수개의 슬롯을 갖는 회전자 코어와 상기 회전자 코어에 일체로 형성된 회전축으로 구성되는 일체형 회전자 코어와;

   상기 일체형 회전자 코어의 양단에 회전축을 통과하여 결합·배치되는 단락환을;

   포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자.
3. 삭제

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