KR101776697B1 - 전기 기계에 대한 컴포넌트 - Google Patents

Abstract

전기 기계 컴포넌트는 복수의 폴 부재를 가지는 적어도 하나의 클로 폴 부재, 외부 팬 부재 지지 표면 및 외부 팬 부재 지지 표면으로부터 돌출하는 중앙 허브를 가지는 로터 어셈블리를 포함한다. 중앙 허브는 회전 방지 부재 및 실질적으로 평면의 베어링 표면을 포함한다.

Description

전기 기계에 대한 컴포넌트 {COMPONENT FOR AN ELECTRIC MACHINE}

예시적인 실시예는 전기 기계의 기술분야에 관련되며, 특히 전기 기계에 대한 컴포넌트에 관련된다.

많은 전기 기계는 서로에 대하여 시프트되어 기전력(electromotive force)을 생산하는 스테이터 및 로터를 포함한다. 많은 경우에, 팬(fan)이 로터에 대하여 장착된다. 동작에서, 로터는, 결과적으로, 전기 기계로의 냉각 공기 흐름을 제공하는 팬을 회전시킨다. 현재, 로터로의 팬의 특정한 장착은 전기 기계 사이즈 상의 제한을 만든다. 보다 구체적으로, 로터에 팬을 장착하는 것은 컴포넌트 둘 모두 상의 어떠한 장착 구조를 요구한다. 전기 기계가 보다 작아짐에 따라, 풀리(pulley) 및 다른 컴포넌트는 로터에 보다 가까이 장착된다. 팬을 장착하기 위해 요구되는 특정 구조는 풀리, 또는 다른 그러한 컴포넌트가 로터에 대하여 장착될 수 있는 거리를 제한한다.

복수의 폴 부재를 포함하는 적어도 하나의 클로(claw) 폴 부재, 외부 팬 부재 지지 표면 및 외부 팬 부재 지지 표면으로부터 돌출하는 중앙 허브를 가지는 로터 어셈블리를 포함하는 전기 기계 컴포넌트가 개시된다. 중앙 허브는 적어도 하나의 회전 방지 부재 및 실질적으로 평면의 베어링 표면을 포함한다.

하우징, 하우징에 대하여 고정적으로 장착된 스테이터 및 스테이터에 대하여 회전 가능하게 장착된 로터 어셈블리를 포함하는 전기 기계가 또한 개시된다. 로터 어셈블리는 복수의 폴 부재를 가지는 적어도 하나의 클로 폴 부재, 외부 팬 부재 지지 표면 및 외부 팬 부재 지지 표면으로부터 돌출하는 중앙 허브를 포함한다. 중앙 허브는 적어도 하나의 회전 방지 부재 및 실질적으로 평면의 베어링 표면을 포함한다. 팬 부재는 로터 어셈블리에 장착된다. 팬 부재는 허브부 및 허브부로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출하는 다수의 팬 블레이드를 포함한다. 팬 부재는 중앙 허브를 통하여 적어도 하나의 클로 폴 부재에 스테이킹(staking)되도록 구성 및 배치된다.

이하의 설명은 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다. 첨부된 도면을 참조하면, 동일한 요소는 동일한 번호를 가진다.
도 1은 예시적인 실시예에 따라, 로터 어셈블리 및 팬 부재를 포함하는 전기 기계의 횡단면도를 도시하고;
도 2는 예시적인 실시예의 양상에 따라, 도 1의 로터 어셈블리 및 팬 부재의 부분적으로 분해된 사시도를 도시하고;
도 3은 도 2의 로터 어셈블리 및 팬 부재의 조립된 사시도를 도시하고;
도 4는 예시적인 실시예의 다른 양상에 따라, 로터 어셈블리 및 팬 부재의 부분적으로 분해된 도면을 도시하며; 그리고
도 5는 도 4의 로터 어셈블리 및 팬 부재의 조립된 도면을 도시한다.

개시된 기기 및 방법의 하나 이상의 실시예의 상세한 설명이 예시의 방식으로, 그리고 도면을 참조하여 제한 없이 여기에서 제시된다.

도 1-3을 참조하여, 예시적인 실시예에 따라 구성된 전기 기계는 일반적으로 2로 나타낸다. 전기 기계(2)는 교류 발전기(3)의 형태로 도시되며 스테이터(6) 및 로터 어셈블리(8)가 배열되는 하우징(4)을 포함한다. 로터 어셈블리(8)는 스테이터(6)에 대하여 회전하며 제1 하프 또는 클로 폴 부재(15) 및 제2 하프 또는 클로 폴 부재(16)를 가지는 로터(10)를 포함한다. 각각의 클로 폴 부재(15 및 16)는 대응하는 복수의 폴 부재를 포함하며, 이 중 하나는 제1 클로 폴 부재(15) 상에서 17로 나타내며, 제2 클로 폴 부재(16) 상에서 18로 나타낸다. 도시된 예시적인 실시예에서, 제1 클로 폴 부재(15) 상의 복수의 폴 부재(17)는 로터(10)에 대한 폴 부재의 총 개수의 반을 나타내며, 제2 클로 폴 부재(16) 상의 복수의 폴 부재(18)는 로터(10)의 폴 부재의 총 개수의 다른 반을 나타낸다. 제1 클로 폴 부재(15)는 또한 외부 팬 부재 지지 표면(19)을 포함한다. 또한 도 1에서 도시된, 로터(10)는 제1 단부(21)로부터 제2 단부(22)로 연장되는 샤프트(20)를 포함한다. 제1 단부(21)는 제1 베어링(23)에 의해 지지되며, 제2 단부(22)는 제2 베어링(24)에 의해 지지된다. 제1 단부(20)는 또한 풀리(25)를 지지한다.

예시적인 실시예에 따르면, 로터(10)는 제1 베어링(23)에 인접할 수 있는 실질적으로 평면의 베어링 표면(38)을 가지는 중앙 허브(28)를 포함한다. 중앙 허브(28)는 곡선부(44) 및 로케이팅 및 회전 방지 부재(48)를 형성하는 실질적으로 선형부(46)를 포함한다. 회전 방지 부재(48)는 실질적으로 선형인 것으로 도시되지만, 돌출부, 디보트(divot) 등을 포함하는 다른 기하학적 구조가 또한 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 팬 부재(60)는 이하에서 보다 충분히 논의될 바와 같이, 외부 팬 부재 지지 표면(18)에서 클로 폴 부재(15)에 장착된다. 팬 부재(60)는 허브부(64) 및 복수의 팬 블레이드(68)를 포함한다. 팬 블레이드(68)는 허브부(64)로부터 방사상으로 바깥쪽으로 돌출한다. 허브부(64)는 곡선 섹션(74) 및 회전 방지 요소(79)를 정의하는 실질적으로 선형 섹션(78)을 포함한다. 실질적으로 선형으로 도시되고 설명되지만, 회전 방지 요소(79)는 회전 방지 부재(48)와 협력하는 복수의 기하학 중 임의의 하나를 가질 수 있다. 개구(72)는 클로 폴 부재(15)의 중앙 허브(28)를 수용하도록 구성된다.

추가적으로 예시적인 실시예에 따르면, 팬 부재(60)는 허브부(64)를 지나 개구(72)를 통하여 돌출하는 중앙 허브(28)가 있는 외부 팬 부재 지지 표면(19)에 위치된다. 여기서, 팬 부재(60)가 외부 팬 부재 지지 표면(19)에 직접적으로 인접할 수 있거나 갭(gap)이 허브부(64) 및 외부 팬 부재 지지 표면(19) 사이에 존재할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 실질적으로 선형부(46) 및 실질적으로 선형 섹션(78)이 협력하여 팬 부재(60) 및 클로 폴 부재(15)의 요구되는 정렬을 수립한다. 실질적으로 선형부(46) 및 실질적으로 선형 섹션(78)은 또한 협력하여 제1 클로 폴 부재(15)에 대한 팬 부재(60)의 회전을 제한한다. 위치를 잡으면, 중앙 허브(28)는 중앙 허브(28) 및 허브부(64) 사이의 기계적인 결합을 생성하도록 스테이킹되거나 변형된다. 베어링 표면(38)은 곡선부(44)를 따라 계속해서 연장되는 변형력(deformation force) 또는 대안적으로 곡선부(44)에 대하여 다수의 개별 변형력에 노출될 수 있다. 다수의 개별 변형력은 일제히 인가될 수 있거나 미리 정해진 순서로 인가될 수 있다.

참조는 이제 도 4 및 도 5로 이어질 것이며, 예시적인 실시예의 다른 양상에 따라, 중앙 허브(87)를 설명함에 있어, 여기서 동일한 참조 번호는 각 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다. 중앙 허브(87)는 위에서 논의된 바와 유사한 방식으로 로케이팅 부재(96)로서 동작하는 실질적으로 선형부(94) 및 커브부(90)를 포함한다. 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 중앙 허브(87)는 98로 일반적으로 나타낸 바와 같이 복수의 개별 스텝 부재를 포함한다.

도시된 예시적인 실시예에 추가적으로 따르면, 개별 스텝 부재(98)는 제1 스텝 부재(102), 제2 스텝 부재(104), 제3 스텝 부재(106) 및 제4 스텝 부재(108)를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 스텝 부재(102, 104 및 106)는 곡선부(90) 주위에 배열되며, 제4 스텝 부재(108)는 실질적으로 선형부(94) 상에 배열된다. 제1 스텝 부재(102)는 제1 팬 부재 장착 표면(111)을 정의하고, 제2 스텝 부재(104)는 제2 팬 부재 장착 표면(112)을 정의하고, 제3 스텝 부재(106)는 제3 팬 부재 장착 표면(113)을 정의하며, 제4 스텝 부재(108)는 제4 팬 부재 장착 표면(114)을 정의한다. 추가적으로, 제1, 제2, 제3 및 제4 스텝 부재(102, 104, 106 및 108)는 제1 베어링(23)에 인접할 수 있는 실질적으로 평면의 베어링 표면(118)을 정의한다.

위에서 논의된 바와 유사한 방식으로, 팬 부재(60)는 허브부(64)를 지나 돌출하거나 허브부(64)에서 종료하는 각 스텝 부재(102, 104, 106 및 108) 및 개구(72)를 통하여 돌출하는 중앙 허브(87)가 있는 외부 팬 부재 지지 표면(19)에 위치된다. 여기에서, 팬 부재(60)가 외부 팬 부재 지지 표면(19)에 직접적으로 인접할 수 있거나 갭이 허브부(64) 및 외부 팬 부재 지지 표면(19) 사이에 존재할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 실질적으로 선형부(94) 및 실질적으로 선형 섹션(78)은 협력하여 팬 부재(60) 및 제1 클로 폴 부재(15)의 요구되는 정렬을 수립한다. 실질적으로 선형부(94) 및 실질적으로 선형 섹션(78)은 또한 협력하여 제1 클로 폴 부재(15)에 대한 팬 부재(60)의 회전을 제한한다. 위치를 잡으면, 각 팬 부재 장착 표면(111-114)은 중앙 허브(87) 및 허브부(64) 사이의 기계적 결합을 생성하도록 스테이킹되거나 변형된다.

여기에서, 중앙 허브로의 팬 부재 장착 표면을 형성함으로써, 툴링(tooling)하는 단계 및 제조하는 단계가 간소화되며 생산 및 컴포넌트 비용이 감소될 수 있다는 점이 분명해질 것이다. 유닛 당 몇 센트(cent)만큼의 작은 컴포넌트 비용을 감소하는 것이 결과적으로 시간이 지날수록 상당한 비용 절약이 될 수 있다. 또한, 팬 부재 장착 표면을 중앙 허브에 형성함으로써 접점의 수 및 사이즈가 감소될 수 있다. 접점의 수 및 사이즈를 감소하는 것은 형성될 로터 어셈블리가 보다 짧은 축 치수를 가지는 것을 가능하게 한다. 보다 짧은 축 치수는 형성될 전기 기계가 보다 소형의 폼 팩터(form factor)를 가질 수 있게 한다.

본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있고, 균등물이 그 요소에 대하여 대체될 수 있다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다. 추가적으로, 그 본질적인 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 교시로의 특정 상황 또는 내용에 적합하도록 많은 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려된 최적의 방식으로 개시된 특정 실시예에 제한되지 않는 다는 점이 의도되지만, 본 발명은 청구 범위에 들어가는 모든 실시예를 포함할 것이다.

Claims (20)

1. 복수의 폴 부재를 가지는 적어도 하나의 클로 폴 부재(claw pole member), 외부 팬 부재 지지 표면 및 상기 외부 팬 부재 지지 표면으로부터 돌출하는 중앙 허브를 포함하는 로터 어셈블리; 및
   상기 중앙 허브를 통하여 상기 로터 어셈블리에 장착되고, 허브부(hub portion) 및 상기 허브부로부터 방사상으로 바깥쪽으로 돌출하는 복수의 팬 블레이드(fan blade)를 가지는 팬 부재
   를 포함하고,
   상기 중앙 허브는 회전 방지 부재 및 실질적으로 평면의 베어링 표면을 포함하고,
   상기 중앙 허브는 상기 팬 부재를 상기 적어도 하나의 클로 폴 부재에 기계적으로 결합하는, 상기 중앙 허브 주위에 이격된 복수의 개별 변형 영역(deformation zone)을 포함하는, 전기 기계 컴포넌트.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 허브부는 곡선 섹션(curvilinear section) 및 상기 회전 방지 부재와 협력하여 상기 팬 부재를 상기 적어도 하나의 클로 폴 부재에 정렬하는 회전 방지 요소를 포함하는, 전기 기계 컴포넌트.
4. 제3항에 있어서,
   상기 회전 방지 부재는 실질적으로 선형인, 전기 기계 컴포넌트.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 개별 변형 영역은 상기 중앙 허브의 적어도 일부 주위에 배열된(arrayed) 복수의 개별 스텝 부재를 포함하는, 전기 기계 컴포넌트.
7. 제6항에 있어서,
   상기 중앙 허브는 커브부를 포함하고 상기 복수의 개별 스텝 부재의 일부는 상기 커브부에 형성되는, 전기 기계 컴포넌트.
8. 제6항에 있어서,
   상기 중앙 허브는 실질적으로 선형부를 포함하고 상기 복수의 개별 스텝 부재 중 적어도 하나는 상기 실질적으로 선형부에 형성되는, 전기 기계 컴포넌트.
9. 제6항에 있어서,
   상기 팬 부재는 상기 복수의 개별 스텝 부재를 통하여 상기 중앙 허브로 스테이킹(staking)되는, 전기 기계 컴포넌트.
10. 제1항에 있어서,
    상기 팬 부재는 상기 외부 팬 부재 지지 표면에 직접적으로 인접하는, 전기 기계 컴포넌트.
11. 하우징;
    상기 하우징에 대하여 고정적으로 장착된 스테이터;
    상기 스테이터에 대하여 회전 가능하게 장착된 로터 어셈블리 - 상기 로터 어셈블리는 복수의 폴 부재를 가지는 적어도 하나의 클로 폴 부재, 외부 팬 부재 지지 표면 및 상기 외부 팬 부재 지지 표면으로부터 돌출하는 중앙 허브를 포함하고, 상기 중앙 허브는 회전 방지 부재를 포함함 -; 및
    상기 로터 어셈블리에 장착된 팬 부재
    를 포함하고,
    상기 팬 부재는 허브부 및 상기 허브부로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출하는 복수의 팬 블레이드를 포함하고, 상기 중앙 허브는 상기 팬 부재를 상기 적어도 하나의 클로 폴 부재에 기계적으로 결합하는, 상기 중앙 허브 주위에 이격된 복수의 개별 변형 영역을 포함하는, 전기 기계.
12. 제11항에 있어서,
    상기 팬 부재는 상기 외부 팬 부재 지지 표면에 직접적으로 인접하는, 전기 기계.
13. 제11항에 있어서,
    상기 허브부는 상기 회전 방지 부재와 맞물려 상기 팬 부재 및 상기 적어도 하나의 클로 폴 부재를 정렬하도록 구성된 회전 방지 요소를 포함하는, 전기 기계.
14. 제13항에 있어서,
    상기 회전 방지 요소는 실질적으로 선형인, 전기 기계.
15. 제14항에 있어서,
    상기 회전 방지 부재는 실질적으로 선형인, 전기 기계.
16. 삭제
17. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 개별 변형 영역은 상기 중앙 허브의 적어도 일부 주위에 배열된 복수의 개별 스텝 부재를 포함하는, 전기 기계.
18. 제17항에 있어서,
    상기 중앙 허브는 커브부를 포함하고, 상기 복수의 개별 스텝 부재의 일부는 상기 커브부에 형성되는, 전기 기계.
19. 제17항에 있어서,
    상기 허브부는 실질적으로 선형부를 포함하고, 상기 복수의 개별 스텝 부재 중 적어도 일부는 상기 실질적으로 선형부에 형성되는, 전기 기계.
20. 제17항에 있어서,
    상기 팬부재는 상기 복수의 개별 스텝 부재를 통하여 상기 클로 폴 부재에 스테이킹되는, 전기 기계.

Images