KR101805942B1 - 로터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 영구 자석 요소가 부착되는 적어도 하나의 지지 표면이 그것 상에 형성되는 본체를 포함하는 전기 모터용 로터에 관한 것이다. 적어도 하나의 영구 자석 요소가 정확하게 사전결정된 위치에서 본체에 비용 효과적으로 체결되는 전기 모터용 로터를 제공하기 위해서, 본체(10)는 챔버 벽(15)을 구비하는 결합 슬리브(9)에 의해 부분적으로 둘러싸이며, 여기에서 챔버 벽(15)은 적어도 하나의 영구 자석 요소(5)가 내부에 배치되는 적어도 하나의 챔버(17)를 지지 표면(13)과 함께 형성하며, 여기에서 결합 슬리브(9)는 본체(10) 상에서 반경 방향(19)으로 영구 자석 요소(5)의 위치를 고정시키고, 로킹 요소(8)가 본체(10) 상에 성형되며, 상기 로킹 요소는 챔버(17)를 밀폐시켜, 본체(10) 상에서 축방향(7)으로 영구 자석 요소(5)의 위치를 고정시킨다.

Description

로터{ROTOR}

본 발명은 적어도 하나의 영구-자기 요소가 부착되는 적어도 하나의 지지 표면이 그것 상에 형성되는 본체를 갖춘 전기 모터용 로터에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전기 모터용 로터를 제조하는 방법에 관한 것이다.

서두에 언급된 유형의 전기 모터용 로터는 공지되어 있으며, 많은 상이한 방식으로 사용되고 있다. 영구-자기 요소를 로터의 본체에 체결하기 위한 상이한 방법이 동시에 존재한다. 예를 들어 DE　10　2005　052　870　A1으로부터, 완전히 영구-자기 요소 주위에 플라스틱을 사출하여 그것들을 본체에 고정시키는 것이 알려져 있다. 그러나, 이 경우에, 사출 성형 작업 중 영구-자기 요소를 정확히 적소에 유지시키는 것이 매우 어렵다. 사출 성형에서, 사출 재료가 매우 높은 압력으로 사출되기 때문에, 영구-자기 요소는 사출 성형 중 본체 상에서 위치가 이동될 수 있다. 영구-자기 요소는 또한 본체에 접착될 수 있다. 그러나, 이는 또한 종종 불충분한 결과를 초래하는 매우 어려운 그리고 따라서 많은 비용을 소요하는 공정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 영구-자기 요소가 비용 효율적으로 그리고 정확히 사전결정된 위치에서 본체에 체결되는 전기 모터용 로터를 특정하는 것이다.

이 목적은 특허청구범위 독립항들의 특징에 의해 달성된다.

본체가 챔버 벽을 구비하는 결합 슬리브에 의해 부분적으로 둘러싸이고, 챔버 벽이 적어도 하나의 영구-자기 요소가 내부에 배치되는 적어도 하나의 챔버를 지지 표면과 함께 형성하기 때문에, 적어도 하나의 영구-자기 요소는 지지 표면상에서 적소에 매우 정확하게 유지된다. 이는 고속 작동시에도 불균형을 갖지 않는, 따라서 로터 베어링에 단지 약간의 부하만을 가하는 매우 우수한 균형을 이룬 로터를 형성한다. 이는 전기 모터의 긴 사용 수명에 상당히 기여한다. 결합 슬리브가 영구-자기 요소를 반경 방향으로 본체 상에서 적소에 고정시키기 때문에, 사출 성형 중 그리고 또한 로터의 제조 후 영구-자기 요소의 이동이 반경 방향으로 방지된다. 로킹 요소가 본체 상에 사출-성형되고 챔버를 밀폐시키며 결과적으로 영구-자기 요소를 축방향으로 로터 상에서 적소에 고정시키기 때문에, 전기 모터용 고품질 로터가 비용 효과적으로 제조될 수 있다.

일 개발에서, 본체는 이것 상에 형성되는 그리고 전체 본체에 걸쳐 축방향으로 연장되는 그리고 두 지지 표면을 서로 분리시키는 적어도 하나의 채널을 구비하며, 이때 결합 슬리브의 챔버 벽이 채널 내에 맞물린다. 챔버 벽이 채널 내에 맞물리는 것은 유리하게는 결합 슬리브를 비틀리지 않도록 본체 상에 고정시킨다.

채널이 언더컷을 구비하고, 언더컷 내에 확고하게 맞물리는 앵커 요소가 챔버 벽 상에 형성되면, 본체에 대한 결합 슬리브의 고도로 저항력 있는 그리고 위치 안정적인 고정이 보장된다.

본체가 이것 상에 형성되는 그리고 다수의 지지 표면을 서로 분리시키는 다수의 채널을 구비하고, 결합 슬리브가 이것 상에 형성되는 그리고 할당된 채널의 언더컷 내에 확고하게 맞물리는 앵커 요소를 하나 걸러 하나씩 구비하는 대응하는 다수의 챔버 벽을 구비하기 때문에, 한편으로는 본체 상의 결합 슬리브 및 따라서 영구-자기 요소의 고도로 안정적인 고정이 달성되고, 다른 한편으로는 로킹 요소가 사출-성형되고 있을 때 사출 재료 질량체의 일부가 통과할 수 있는 불완전하게 채워진 채널이 본체 내에 남으며, 그 결과 사출 재료 질량체가 단지 일 단부 면 상에만 사출-성형되더라도, 로킹 요소가 본체의 양 단부 면 상에 형성될 수 있다. 사출 성형 중, 액체 사출 재료 질량체가 본체의 사출-성형된 단부 면으로부터 본체 내의 불완전하게 채워진 채널을 통해 본체의 사출-성형된 면에 대향되게 놓이는 면 상으로 가압된다. 이 경우에, 사출 성형 전 불완전하게 채워진 채널은 또한 사출 재료 질량체로 완전히 채워진다.

일 개선에서, 본체는 자기 전도성 재료로 구성된다. 예를 들어, 철금속 재료(ferrometallic material)가 이 목적에 적합하지만, 플라스틱-결합 철금속 입자로 구성되는 재료가 또한 사용될 수 있다. 자기 전도성 재료로 구성되는 본체는 전기 모터의 효율 및 따라서 또한 그 성능을 증가시킨다. 동시에 본체가 일단의 천공 판금 부품으로 구성되면 특히 유리하다.

또한, 상기한 목적은 적어도 하나의 지지 표면이 그것 상에 형성되는 본체를 갖춘 전기 모터용 로터를 제조하기 위한 방법에 의해 달성된다. 적어도 하나의 영구-자기 요소가 지지 표면에 부착되고, 단지 유지 공구에 의해 유지된 후, 챔버 벽을 갖춘 결합 슬리브가 본체 및 영구-자기 요소 위로 축방향으로 가압된다. 따라서, 영구-자기 요소는 이어서 결합 슬리브에 의해 유지되고, 유지 공구는 제거될 수 있다. 이는 영구-자기 요소가 결합 슬리브 및 지지 표면에 의해 반경 방향으로 충분히 본체에 고정되는 것을 보장한다. 결합 슬리브는 이어서 완전히 영구-자기 요소 위로 가압되고, 로킹 요소가 사출 성형 방법에 의해 본체 상으로 사출-성형된다. 로킹 요소는 영구-자기 요소가 축방향으로 본체에 고정되도록 한다. 여기에 개시된 방법은 매우 간단하고 비용 효과적인데, 왜냐하면 접착 또는 용접과 같은 복잡한 공정이 전적으로 필요없어질 수 있기 때문이다. 결합 슬리브는 로터의 장착 전에, 고도로 비용 효과적인 방식으로 그리고 높은 정확도를 갖고서 별개의 사출 성형 공정으로 제조될 수 있다. 로터를 제조하기 위한 여기에 제시된 방법은 로터의 완전 자동 제조에 특히 적합하다. 이는 제조 비용을 절약하고, 오류율을 최소화시킨다.

또한, 상기한 목적은 적어도 하나의 지지 표면이 그것 상에 형성되는 본체를 갖춘 전기 모터용 로터를 제조하기 위한 방법에 의해 달성된다. 여기에서, 챔버 벽을 갖춘 결합 슬리브가 본체 위로 축방향으로 가압되어, 지지 표면과 챔버 벽이 적어도 하나의 챔버를 형성한다. 영구-자기 요소가 이어서 축방향으로 이 챔버 내로 가압되어, 영구-자기 요소가 결합 슬리브 및 지지 표면에 의해 반경 방향으로 충분히 본체에 고정된다. 로킹 요소가 이어서 사출 성형 방법에 의해 본체 상으로 사출-성형되고, 영구-자기 요소가 축방향으로 본체에 고정되도록 한다. 심지어 영구-자기 요소를 위한 유지 공구도 이 방법으로 필요없어질 수 있다. 로터를 제조하기 위한 이 방법은 또한 로터의 완전 자동 제조에 특히 적합하다.

본 발명에 의하면, 적어도 하나의 영구-자기 요소가 비용 효율적으로 그리고 정확히 사전결정된 위치에서 본체에 체결되는 전기 모터용 로터가 제공된다.

본 발명은 아래에서 도면에 의해 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 전기 모터를 도시한다.
도 2는 로터의 구성을 도시한다.
도 3은 본체를 도시한다.
도 4는 본체 상의 채널 및 언더컷을 도시한다.
도 5는 결합 슬리브를 도시한다.
도 6은 금속성 본체를 갖춘 로터를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 로터를 통한 분절 단면도를 도시한다.
도 8은 사출 성형 작업에 의해 얻어진 로킹 요소를 개별적으로 도시한다.

도 1은 스테이터(2) 및 로터(4)를 갖춘 전기 모터(1)를 도시한다. 이는 예를 들어 공지된 바와 같은 릴럭턴스 모터(reluctance motor)일 수 있다. 코일(3)이 스테이터(2)에 부착되고, 정류된 전류를 받을 수 있어, 교번 자기장이 생성될 수 있다. 로터(4)는 축(6) 상에 회전가능하게 장착되고, 본체(10) 및 영구-자기 요소(5)를 구비한다. 이들 영구-자기 요소(5)는 결합 슬리브(9) 및 로킹 요소(8)에 의해 본체(10) 상에 유지된다. 화살표는 예를 들어 결합 슬리브(9)가 본체(10) 상으로 가압될 수 있는 축방향(7)을 나타낸다. 여기에서 영구-자기 요소(5)는 평행육면체 형태를 갖고, 이는 특히 비용 효율적이다. 그러나, 그것들은 또한 쉘형(shell-shaped) 형태를 가질 수 있다.

로터(4)의 구성이 도 2에 더욱 상세히 예시된다. 본체(10)의 실린더형 외부 표면 상에 배치되는 다수의 영구-자기 요소(5)를 볼 수 있다. 여기에서 영구-자기 요소(5)는 평행육면체 형태를 갖는다. 본체(10)에 부착된 영구-자기 요소(5)는 결합 슬리브(9)에 의해 반경 방향(19)으로 고정되고, 로킹 요소(8)에 의해 축방향으로 고정된다. 또한, 로터(4)가 전기 모터(1) 내에 설치된 때 로터(4)가 그것을 중심으로 회전하는 회전축(6)을 볼 수 있다.

도 3은 철금속 재료(ferrometallic material)로부터 형성될 수 있는 본체(10)를 도시한다. 본체(10)가 천공 판금 번들(punched sheet-metal bundle)로부터 형성되면 특히 유리하다. 또한, 강자성 입자가 혼합되는 플라스틱으로부터 본체를 형성하는 것을 고려할 수 있다. 본체(10)는 이것 상에 형성되는 그리고 본체(10) 전체에 걸쳐 축방향(7)으로 연장되는 채널(11)을 구비한다. 채널(11)은 각각의 경우 두 지지 표면(13)을 서로 분리시킨다. 채널(11)은 언더컷(12)을 구비한다. 여기에 도시된 본체(10)는 로터(4)를 완성하기 위해, 지지 표면(13) 상에 고정되는 영구-자기 요소(5)를 구비하여야 한다. 이를 위해서, 영구-자기 요소(5)는 이미 자화된 영구-자기 요소(5)로서 또는 비-자화된 영구-자기 요소(5)로서 제조 공정 중 본체(10) 상에 놓일 수 있다. 아직 자화되지 않은 영구-자기 요소(5)의 경우에, 영구-자기 요소(5)의 자화는 로터(4)의 완성 후 일어난다.

도 4는 영구-자기 요소(5)가 지지 표면(13) 상에 놓인 본체(10)를 도시한다. 이 실시예에서 영구-자기 요소(5)는 결합 슬리브(9)가 본체(10) 및 영구-자기 요소(5)에 걸쳐 적어도 부분적으로 안내될 때까지 유지 공구(14)에 의해 지지 표면(13) 상에서 적소에 유지된다. 본체(10) 내의 채널(11) 및 언더컷(12)을 도 4에서 볼 수 있다. 또한, 본체(10)의 일 단부 면(20)이 여기에 예시된다. 도 5에 예시된 결합 슬리브(9)가 이어서 도 4의 구성 위로 축방향(7)으로 가압될 수 있다. 이 경우에, 결합 슬리브(9) 상의 앵커 요소(16)가 본체(10) 상의 언더컷(12) 내에 확고하게 맞물린다.

도 5는 결합 슬리브(9)를 도시한다. 결합 슬리브(9)는 예를 들어 로터가 장착되기 전에 사출 성형 방법에 의해 별개의 구성요소로서 제조될 수 있다. 도 5에서 앵커 요소(16)가 단지 결합 슬리브(9)의 챔버 벽(5) 상에 하나 걸러 하나씩 형성되는 것을 볼 수 있다. 결합 슬리브(9) 내에 이용가능한 챔버 벽(15)이 존재하는 바와 동일한 수의 언터컷(12)을 갖춘 채널(11)이 본체(10) 상에 형성되지만, 앵커 요소(16)는 단지 결합 슬리브(9)의 챔버 벽(15) 상에 하나 걸러 하나씩 형성되기 때문에, 본체(10) 내의 하나 걸러 하나의 채널(18)은 결합 슬리브(9)가 본체(10) 상으로 가압된 때 부분적으로 채워지지 않은 상태로 남는다. 또한, 도 5는 챔버 벽(15)에 의해 형성되는 그리고 결합 슬리브(9)가 본체(10) 상으로 가압되고 있을 때 영구-자기 요소(5)가 그것 내로 움직이는 챔버(17)를 도시한다. 이는 도 6에 예시된다.

도 6은 금속성 본체(10)를 갖춘 그리고 지지 표면(13) 상에 놓이는 영구-자기 요소(5)를 갖춘 로터(4)를 도시하며, 이때 결합 슬리브(9)가 영구-자기 요소(5) 및 본체(10) 위로 가압되어 있다. 단지 본체(10)의 하나 걸러 하나의 언더컷(12)만이 결합 슬리브(9)의 앵커 요소(16)로 채워지는 것을 볼 수 있다. 채워지지 않은 채널(18) 및 그 언더컷(12)은 로킹 요소(8)가 사출-성형되고 있을 때 특히 유리한 것으로 판명된다. 이는 또한 추후에 설명된다. 하나 걸러 하나의 챔버 벽에 더하여, 매 n번째 챔버 벽이 또한 앵커 요소를 구비할 수 있어, 결합 슬리브(9)가 본체(10) 상으로 가압된 때 역시 단지 매 n번째 채널만이 언더컷까지 완전히 채워지는 것이 주목될 수 있다(n이 자연수인 것으로 가정함, n = 2, 3, 4, ... ). 또한, 영구-자기 요소(5)가 지지 표면(13)에 부착되는 순서가 또한 변할 수 있는 것이 주목될 수 있다. 이를 위해서, 결합 슬리브(9)를 도 3으로부터의 본체(10) 상으로 가압시킨 다음에, 비로소 이렇게 형성된 챔버(17) 내로 영구-자기 요소(5)를 압입시키는 것이 가능하다. 이러한 절차에서, 심지어 유지 공구(14)를 사용하는 것을 회피하는 것이 가능하다. 또한, 기술된 두 절차의 임의의 조합이 고려될 수 있다. 본체(10)에 영구-자기 요소(5)가 설치되고 결합 슬리브(9)가 본체(10) 및 영구-자기 요소(5) 위로 제 위치로 이동된 후, 로킹 요소(8)가 사출-성형된다. 도 6에 따른 구조물을 사출 성형 다이 내로 도입하고 단지 본체(10)의 일 단부 면(20)으로부터 본체(10) 쪽으로 사출 재료 질량체를 사출하는 것이 가능하며, 이때 사출 재료 질량체는 이어서 채널(11) 및 언더컷(12)의 자유 영역을 통해 본체(10)의 대향 단부 면(20) 상으로 유동하고, 로킹 요소(8)가 본체(10)의 양 단부 면(20) 상에 형성되어, 로킹 요소가 경화된 때 축방향(7)으로의 영구-자기 요소(5)의 움직임을 완전히 방지한다. 사출 재료 질량체가 채널(11)의 자유 영역을 통해 유동할 때, 단부 면(20)에 맞대어지는 로킹 요소(8)의 두 영역 사이에 웨브(21)가 형성되기 때문에, 본체(10) 상의 영구-자기 요소(5)의 특히 내구성 있는 그리고 장기간의 체결이 얻어진다.

이 방식으로 제조된 본 발명에 따른 로터(4)를 통한 분절 단면도가 도 7에 도시된다. 단부 면(20)을 갖춘 본체(10)를 다시 한번 볼 수 있다. 언더컷(12)을 갖춘 채널(11)을 본체(10) 상에서 볼 수 있다. 각각의 채널(11)은 챔버 벽(15)에 의해 적어도 부분적으로 채워진다. 그러나, 하나 걸러 하나의(또는 매 n번째의) 채널(11)이 단지 절반까지만 채워지며, 이때 언더컷(12)은 자유로이 남아 있다. 챔버 벽(15)은 앵커 요소(16)로 완전히 채워진 채널(12) 내에 확고하게 맞물린다. 로킹 요소(8)의 사출 재료 질량체는 특히 언더컷(12)의 영역에서, 불완전하게 채워진 채널을 관통하였고, 로킹 요소가 본체(10)의 사출-성형된 및 대향 단부 면(20) 둘 모두에 형성될 수 있었다. 로킹 요소(8)의 이러한 상부 및 하부 형성물은 웨브(21)에 의해 연결된다. 이들 웨브 자체는 이어서 이전의 자유 채널(18)을 완전히 그리고 확실하게 채운다. 여기에 도시된 로터는 극히 비용 효율적이고, 그것은 완전히 자동으로 제조될 수 있지만 동시에 장기적으로 극히 안정적이며, 여기에 도시된 로터(4)는 영구-자기 요소의 고도로 정확한 배열로 인해 극히 우수한 균형을 이룬다. 이렇게 로터가 불균형하지 않은 것은 본 발명에 따른 이 로터를 갖춘 전기 모터(1)의 특히 긴 사용 수명으로 이어진다.

도 8은 사출 성형 작업에 의해 얻어지는 로킹 요소를 개별적으로 예시한다. 본체(10) 및 영구-자기 요소는 여기에 도시되지 않는다. 로킹 요소(8)는 영구-자기 요소(5)의 축방향 이동을 효과적으로 방지하는 상부 및 하부 링을 구비한다. 또한, 로킹 요소(8)가 사출-성형되는 동안 두 링 사이에 형성된 웨브(21)를 볼 수 있다. 로킹 요소(8)는 바람직하게는 단지 일 단부 면(20)으로부터 본체(10) 상으로 사출-성형되었지만, 로킹 요소(8)를 양 단부 면(20)으로부터 본체(10) 상으로 사출-성형하는 것도 또한 고려할 수 있다.

1: 전기 모터 4: 로터
5: 영구-자기 요소 8: 로킹 요소
9: 결합 슬리브 10: 본체
11: 채널 12: 언더컷
13: 지지 표면 14: 유지 공구
15: 챔버 벽 16: 앵커 요소
17: 챔버

Claims (8)

1. 본체(10)를 구비하되, 적어도 하나의 영구-자기 요소(5)가 부착되는 적어도 하나의 지지 표면(13)이 본체(10) 상에 형성되는 전기 모터(1)용 로터(4)에 있어서,
   본체(10)는 다수의 챔버 벽(15)을 구비하는 결합 슬리브(9)에 의해 부분적으로 둘러싸이고, 챔버 벽(15)은 적어도 하나의 영구-자기 요소(5)가 내부에 배치되는 적어도 하나의 챔버(17)를 지지 표면(13)과 함께 형성하며, 결합 슬리브(9)는 영구-자기 요소(5)를 반경 방향(19)으로 본체(10) 상에서 고정시키고, 로킹 요소(8)가 본체(10) 상에 사출-성형되고 챔버(17)를 밀폐시키며 결과적으로 영구-자기 요소(5)를 축방향(7)으로 본체(10) 상에서 고정시키고,
   본체(10)는 본체(10) 상에 다수의 채널(11)을 형성하되, 다수의 채널(11)은 전체 본체(10)에 걸쳐 축방향(7)으로 연장되며 다수의 지지 표면(13)을 서로 분리시키며, 결합 슬리브(9)의 각 챔버 벽(15)이 각 채널(11) 내에 맞물리고,
   각 채널(11)은 언더컷(12)을 구비하고, 언더컷(12) 내에 확고하게 맞물리는 앵커 요소(16)가 각 챔버 벽(15) 상에 형성되고,
   다수의 챔버 벽(15)의 매 n번째마다 하나씩만이, 대응하는 채널(11)의 언더컷(12) 내에 확고하게 맞물리는 각 앵커 요소(16)를 구비하되, n은 1 보다 큰 자연수인 것을 특징으로 하는 로터(4).
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   본체(10)는 자기 전도성 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터(4).
6. 제5항에 있어서,
   본체(10)는 일단의 천공 판금 부품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터(4).
7. 삭제
8. 삭제

Images