KR101878677B1 - 전동기의 로터 - Google Patents

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KR101878677B1
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심솜이
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Abstract

본 발명은 전동기의 로터에 관한 것으로서, 원주방향을 따라 이격된 복수의 슬롯이 형성된 로터코어; 상기 복수의 슬롯의 내부에 형성되는 복수의 도체바부 및 상기 도체바부의 양 단에 통전 가능하게 형성되는 엔드링부를 구비한 로터권선; 및 상기 엔드링부에 비해 열팽창계수가 작은 물질로 상기 엔드링부의 외면에 밀착가능하게 링 형상으로 형성되고, 상기 엔드링부가 반경방향을 따라 외측으로 변형되는 것을 억제하는 변형억제부;를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 로터의 변형 및 손상 발생을 억제할 수 있고, 고속 운전이 가능하고 전동기의 출력 밀도를 제고시킬 수 있다.

Description

전동기의 로터{ROTOR FOR ELECTRIC MOTOR}
본 발명은, 전동기의 로터에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전동기는, 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 장치의 일종이다.
전동기는, 스테이터 및 상기 스테이터에 대해 회전가능하게 배치되는 로터를 구비하여 구성된다.
상기 스테이터는, 스테이터코어 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비한다.
상기 전동기는, 상기 로터가 동기속도로 회전되는 동기기 및 소정의 슬립(SLIP)을 가지고 회전되는 유도기를 구비한다.
상기 동기기의 로터는, 원주방향을 따라 서로 다른 자극을 가지는 영구자석을 구비하여 구성된다.
상기 동기기의 로터는, 또한, 원주방향을 따라 이격된 복수의 플럭스 배리어를 구비하여 구성된다.
상기 유도기는, 로터코어 및 상기 로터코어에 형성되는 로터권선을 구비하여 구성된다.
상기 로터권선은, 예를 들면, 상기 로터코어에 축방향으로 삽입되는 복수의 도체바 및 상기 복수의 도체바의 양 단부를 통전 가능하게 연결하는 엔드링을 구비하여 구성된다.
그런데, 이러한 종래의 전동기의 로터에 있어서는, 상기 유도기의 로터의 도체바 및 엔드링은 구리(Cu)를 사용하여 제작할 경우, 재질 비용이 증가되어 제조 비용이 증가되고, 도체바 및 엔드링의 가공에 많은 비용 및 노력이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 고려하여 일부에서는 상기 도체바 및 엔드링을 알루미늄(Al)을 사용하여 제작하고 있으나, 알루미늄(Al) 재질의 특성상, 전기전도도가 미흡하여 상대적으로 큰 단면적을 가지게 형성되어야 하고, 강도가 취약하다고 하는 문제점이 있다.
특히, 운전 시 주변의 온도가 상승하게 될 경우, 고온에 기인한 열변형이 발생되어 주변 부품과 간섭이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 고속으로 운전될 경우, 고온에 의한 변형 및 고속에 기인한 원심력의 증가로 로터의 손상이 발생된다고 하는 문제점이 있다.
상기와 같은 로터의 손상을 방지하기 위해 상기 로터코어의 외경으로부터 상기 도체바를 내측으로 배치할 경우, 전동기의 출력밀도가 저하될 수 있다고 하는 문제점이 있다.
US 9520760 B2 US 8365392 B2
따라서, 본 발명은, 로터의 변형 및 손상 발생을 억제할 수 있는 전동기의 로터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 고속 운전이 가능하고 출력 밀도를 제고시킬 수 있는 전동기의 로터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 제조 비용을 저감할 수 있고 제작 및 조립을 용이하게 할 수 있는 전동기의 로터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 원주방향을 따라 이격된 복수의 슬롯이 형성된 로터코어; 상기 복수의 슬롯의 내부에 형성되는 복수의 도체바부 및 상기 도체바부의 양 단에 통전 가능하게 형성되는 엔드링부를 구비한 로터권선; 및 상기 엔드링부에 비해 열팽창계수가 작은 물질로 상기 엔드링부의 외면에 밀착가능하게 링 형상으로 형성되고, 상기 엔드링부가 반경방향을 따라 외측으로 변형되는 것을 억제하는 변형억제부;를 포함하는 전동기의 로터를 제공한다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 복수의 도체바부 및 상기 엔드링부는 알루미늄재질로 형성된다.
상기 도체바 및 상기 엔드링부는 알루미늄 재질로 다이캐스팅에 의해 일체로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 엔드링부에는 축방향으로 돌출된 돌기가 구비되고, 상기 변형억제부는, 링 형상의 바디; 및 상기 바디로부터 반경방향을 따라 연장되어 상기 돌기에 결합되는 돌기결합부;를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 돌기결합부에는 상기 돌기가 삽입될 수 있게 관통된 돌기공이 구비되고, 상기 돌기는 상기 돌기공의 외부로 돌출된 단부를 가압하여 형성되는 헤드부를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 돌기는 상기 엔드링부의 원주방향을 따라 이격되게 복수 개로 형성되고, 상기 돌기의 적어도 일 측에는 상기 엔드링부의 표면적이 증가될 수 있게 축방향으로 돌출된 돌출부가 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 엔드링부에는 축방향을 따라 돌출된 돌출부가 구비되고, 상기 변형억제부는, 링 형상의 바디; 및 상기 바디로부터 반경방향을 따라 연장되어 상기 돌출부에 결합되는 결합부;를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 돌출부 및 결합부의 상호 접촉영역에는 상기 결합부의 이탈을 방지할 수 있게 이탈방지부가 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 돌출부 및 결합부는 축방향을 따라 결합되고, 상기 이탈방지부는 상기 축방향에 가로로 돌출된 이탈방지돌기를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 돌출부는 상기 로터코어의 반경방향에 대해 미리 설정된 경사각을 구비하여 경사지게 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터코어에는 상기 로터코어의 축방향을 따라 양 측의 유체가 서로 연통될 수 있게 상기 로터코어의 축방향으로 관통된 관통부가 구비된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 엔드링부의 외경은 상기 복수의 도체바부의 단부를 연결한 가상선 보다 작게 형성되고, 상기 변형억제부의 외경은 상기 로터코어의 외경 이하의 크기를 구비하게 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 엔드링부는 상기 로터코어의 단부로부터 축방향을 따라 상기 변형억제부에 비해 더 돌출되게 형성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔드링부에 비해 열팽창계수가 작은 물질로 엔드링부의 외면에 밀착되어 변형을 억제하는 변형억제부를 구비함으로써, 상기 로터가 반경방향을 따라 외측으로 변형 및/또는 손상되는 것을 억제할 수 있다.
이에 의해, 로터코어의 도체바가 반경방향을 따라 외측으로 배치되는 것이 가능하고, 이에 의해, 전동기의 출력밀도가 제고될 수 있다.
또한, 상기 로터는 고온 환경에서 고속으로 운전하는 것이 가능하게 될 수 있다.
또한, 도체바부 및 엔드링부는 알루미늄 재질로 다이캐스팅하여 제작하고, 상기 엔드링부에는 축방향으로 돌출된 돌기를 마련하고, 상기 변형억제부에는 상기 돌기와 결합되는 돌기결합부를 마련함으로써, 제작 비용을 저감할 수 있고, 제작 및 조립이 용이하게 될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 상기 돌기결합부의 돌기공에 비해 큰 헤드부를 가압하여 형성되게 함으로써, 제작 비용을 더욱 저감할 수 있다.
또한, 도체바부 및 엔드링부는 알루미늄 재질을 다이캐스팅하여 제작하고, 상기 엔드링부에는 축방향으로 돌출된 돌출부를 형성하고, 상기 변형억제부는 상기 돌출부에 결합되는 결합부를 마련함으로써, 제작 비용을 저감할 수 있고 제작 및 조립이 용이하게 될 수 있다.
또한, 상기 돌출부 및 결합부의 상호 접촉영역에 이탈방지부를 마련함으로써, 상기 변형억제부가 불시에 이탈되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 주변의 유체와 접촉 면적을 증대시킴으로써 상기 로터의 온도 상승이 억제될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 상기 로터코어의 반경방향에 대해 경사각을 구비한 측면부를 구비하게 형성됨으로써, 회전 시 주변의 유체의 유동을 촉진시킬 수 있다.
이에 의해, 상기 로터 및 스테이터의 냉각이 촉진될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 로터의 사시도,
도 2는 도 1의 로터의 단면도,
도 3은 도 2의 전기강판의 정면도,
도 4는 도 2의 로터의 분리사시도,
도 5는 도 1의 로터의 우측면도,
도 6은 도 4의 돌기 및 돌기결합부의 결합상태의 요부확대도,
도 7은 도 6의 단면도,
도 8은 도 1의 돌기의 헤드부를 도시한 도면,
도 9는 도 8의 돌기의 단면도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기의 로터의 요부사시도,
도 11은 도 10의 변형억제부의 결합 전 요부사시도,
도 12는 도 11의 결합상태의 단면도,
도 13은 도 12의 돌출부의 확대도,
도 14는 도 12의 이탈방지부의 변형례이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 로터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 로터의 단면도이고, 도 3은 도 2의 로터코어의 전기강판의 정면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 로터는, 원주방향을 따라 이격된 복수의 슬롯(146)이 형성된 로터코어(140); 상기 복수의 슬롯(146)의 내부에 형성되는 복수의 도체바부(162) 및 상기 도체바부(162)의 양 단에 통전 가능하게 형성되는 엔드링부(165)를 구비한 로터권선(160); 및 상기 엔드링부(165)에 비해 열팽창계수가 작은 물질로 상기 엔드링부(165)의 외면에 밀착가능하게 링 형상으로 형성되고, 상기 엔드링부(165)가 반경방향을 따라 외측으로 변형되는 것을 억제하는 변형억제부(190);를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터는, 예를 들면, 상기 로터코어(140)의 중심에 결합되는 회전축(110)을 구비할 수 있다.
상기 로터코어(140)의 중앙에는 상기 회전축(110)이 삽입될 수 있게 회전축공(144)이 관통 형성될 수 있다.
상기 로터코어(140)는 축방향을 따라 관통된 관통부(148)를 구비할 수 있다.
이에 의해, 상기 로터코어(140)의 양 단부영역이 서로 연통될 수 있다.
상기 로터코어(140)의 양 단부영역의 유체(공기)가 상기 관통부(148)를 통해 서로 다른 영역으로 이동될 수 있다.
상기 관통부(148)는, 예를 들면, 상기 회전축공(144)의 둘레에 형성될 수 있다.
상기 관통부(148)는 상기 회전축공(144)의 둘레에 원주방향을 따라 이격되게 복수 개로 구성될 수 있다.
상기 로터코어(140)는 축방향을 따라 관통된 복수의 슬롯(146)을 구비할 수 있다.
상기 복수의 슬롯(146)은, 예를 들면, 상기 로터코어(140)의 반경방향을 따라 긴 길이를 가지는 타원형 단면을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 복수의 슬롯(146)은, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로터코어(140)의 원주측 단부의 폭(wc1)이 상기 회전축공(144)측 단부의 폭(wc2)에 비해 큰 단면 형상을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 로터코어(140)는, 예를 들면, 복수의 전기강판(142)을 절연 적층하여 형성될 수 있다.
상기 복수의 전기강판(142)은, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙에 상기 회전축공(144)이 관통 형성되고, 상기 회전축공(144)의 둘레에 상기 복수의 슬롯(146)이 각각 형성되게 구성될 수 있다.
상기 전기강판(142)은 상기 회전축공(144)과 상기 복수의 슬롯(146)의 사이에 축방향으로 관통된 관통부(148)를 더 구비할 수 있다.
상기 로터코어(140)에는 로터권선(160)이 구비될 수있다.
상기 로터권선(160)은, 예를 들면, 상기 로터코어(140)의 복수의 슬롯(146)의 내부에 배치되는 복수의 도체바부(162) 및 상기 로터코어(140)의 양 단부에 상기 복수의 도체바부(162)의 양 단부를 통전 가능하게 연결하는 엔드링부(165)를 구비하여 구성될 수 있다.
도 4는 도 2의 로터의 분리사시도이고, 도 5는 도 1의 로터의 우측면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로터코어(140)의 회전축공(144)에는 상기 회전축(110)이 삽입 결합될 수 있다.
상기 회전축(110)의 일 단부에는 상기 로터코어(140)의 이동을 제한하는 스토퍼(115)가 형성될 수 있다.
상기 스토퍼(115)는, 예를 들면, 상기 회전축(110)의 외면에 반경방향을 따라 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 스토퍼(115)는, 예를 들면, 상기 회전축(110)의 외면에 반경방향을 따라 돌출되고 원주방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다.
상기 회전축(110)의 타 측에는 상기 로터코어(140)의 이동을 제한하는 록크너트(120)가 결합될 수 있다.
상기 회전축(110)에는 상기 록크너트(120)가 나사결합될 수 있게 수나사부(117)가 형성될 수 있다.
상기 록크너트(120)는 상기 수나사부(117)에 나사결합될 수 있게 암나사부(123)가 형성될 수 있다.
상기 록크너트(120)는 반경방향을 따라 외측으로 확장된 플랜지부(125)를 구비할 수 있다.
상기 록크너트(120)는 외면에 공구가 결합될 수 있게 공구결합부(127)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 공구결합부(127)는, 외면이 육각형 형상을 구비하게 형성된 경우를 예시하고 있으나, 서로 나란한 2개의 평탄면이 형성되게 구성하거나, 사각형 또는 팔각형 형상을 구비하게 구성될 수도 있다.
상기 엔드링부(165)는 상기 로터코어(140)의 양 단부에 축방향을 따라 각각 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 엔드링부(165)는 링 형상을 각각 구비할 수 있다.
상기 복수의 도체바부(162) 및 엔드링부(165)는, 예를 들면, 알루미늄부재로 각각 형성될 수 있다.
상기 복수의 도체바부(162) 및 엔드링부(165)는, 예를 들면, 알루미늄부재를 다이캐스팅(die casting)하여 형성될 수 있다.
상기 복수의 도체바부(162)는 알루미늄부재로 형성됨으로써, 상기 복수의 도체바부(162)의 비중이 저감될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 복수의 도체바부(162)가 삽입되는 상기 복수의 슬롯(146)은 상기 로터코어(140)의 외경에 더욱 근접되게 형성되는 것이 가능하게 될 수 있다.
이에 의해, 상기 복수의 도체바부(162)가 스테이터에 더욱 근접 배치될 수 있어 상기 복수의 도체바부(162)에 전자유도(electromagnetic induction) 현상에 의해 유도되는 유도기전력의 크기가 증대되고 출력 밀도가 제고될 수 있다.
상기 엔드링부(165)는, 예를 들면, 상기 복수의 도체바부(162)의 외측 단부를 이은 가상선의 직경에 비해 작은 직경(외경)을 가지게 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 로터의 온도 상승 시 상기 엔드링부(165)가 반경방향을 따라 확장(변형)되어도 상기 엔드링부(165)의 확장에 기인한 상기 스테이터와의 간섭(접촉) 발생이 억제될 수 있다.
상기 엔드링부(165)의 단부에는, 예를 들면, 축방향으로 돌출된 돌출부(167)를 구비할 수 있다.
상기 돌출부(167)는 상기 엔드링부(165)의 원주방향을 따라 이격된 복수 개로 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 엔드링부(165)의 표면적이 증대되어 상기 엔드링부(165)의 온도 상승이 억제될 수 있다.
상기 각 돌출부(167)는, 예를 들면, 상기 로터코어(140)의 반경방향에 대해 경사진 측면부(168)를 구비하여 구성될 수도 있다.
상기 각 돌출부(167)의 측면부(168)는, 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로터코어(140)의 중심과 각 돌출부(167)의 중심을 연결한 반경방향의 가상선과 미리 설정된 경사각(θ)을 구비하게 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 로터(로터코어(140))의 회전 시 상기 각 돌출부(167)의 경사진 측면부(168)에 의해 유체(공기)의 유동이 촉진될 수 있다.
여기서, 상기 각 돌출부(167)의 측면부(168)가 중심방향을 향해 경사지게 형성되는 경우, 상기 각 돌출부(167)의 외측 단부는 회전방향에 대해 전방에 배치되는 리딩 에지(leading edge)가 되고, 회전시 유체(공기)를 가압하여 내측(중심)으로 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 엔드링부(165)의 외측의 유체(공기)가 상기 엔드링부(165)의 내측으로 이동되는 유체(공기) 흐름이 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 각 돌출부(167)의 측면부(168)가 중심방향을 향해 경사지게 형성된 경우를 예시하고 있으나, 각 돌출부(167)의 측면부(168)를 외측으로 경사지게 형성하여 유체(공기)가 반경방향을 따라 외측으로 이동되게 구성될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서, 상기 각 돌출부(167)의 양 측면부(168)가 각각 경사지게 구성된 경우를 예시하고 있으나, 상기 로터의 회전방향을 고려하여 전방에 배치되는 측면부(168)만 경사지게 형성하는 것도 가능하다.
한편, 상기 각 엔드링부(165)의 외면에는 상기 엔드링부(165)에 비해 열팽창계수가 작은 물질로 상기 엔드링부(165)의 외면에 밀착가능하게 링 형상으로 형성되고, 상기 엔드링부(165)가 반경방향을 따라 외측으로 변형되는 것을 억제하는 변형억제부(190)가 각각 결합될 수 있다.
상기 엔드링부(165)에는, 예를 들면, 축방향으로 돌출되는 돌기(171)가 구비될 수 있다.
상기 돌기(171)는, 예를 들면, 상기 엔드링부(165)의 단면으로부터 돌출되고 원주방향을 따라 이격된 복수 개로 구성될 수 있다.
상기 돌기(171)는, 예를 들면, 상기 돌출부(167)의 사이에 각각 형성될 수 있다.
상기 변형억제부(190)는, 예를 들면, 링 형상의 바디(192) 및 상기 바디(192)로부터 반경방향을 따라 연장되어 상기 돌기(171)에 결합되는 돌기결합부(195)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 변형억제부(190)는, 예를 들면, 스테인리스(stainless) 부재로 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 로터(엔드링부(165))의 온도 상승 시, 상기 변형억제부(190)의 열팽창계수가 상기 엔드링부(165)의 열팽창계수보다 작으므로, 상기 엔드링부(165)가 상기 로터코어(140)의 반경방향을 따라 외측으로 팽창되는 것이 억제되게 할 수 있다.
도 6은 도 4의 돌기 및 돌기결합부의 결합상태의 요부확대도이고, 도 7은 도 6의 단면도이다.
상기 바디(192)는, 예를 들면 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 엔드링부(165)의 축방향 폭(We)에 비해 작은 축방향 폭(Wb)을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 바디(192)는, 예를 들면, 상기 로터코어(140)의 외경에 비해 작은 외경을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 돌기결합부(195)는, 예를 들면, 축방향으로 연장되는 축방향구간(196) 및 상기 축방향구간(196)으로부터 반경방향을 따라 절곡되는 반경방향구간(197)을 구비할 수 있다.
상기 돌기결합부(195)는, 예를 들면, 서로 미리 설정된 간격을 두고 이격 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 엔드링부(165)는 온도 상승시 상기 변형억제부(190)와 접촉되지 아니하는 영역을 통해 응력 집중이 완화되어 균열 등 손상 발생이 억제될 수 있다.
상기 돌기결합부(195)는, 예를 들면, 상기 돌기(171)가 삽입될 수 있게 관통된 돌기공(198)이 구비될 수 있다.
상기 돌기공(198)은, 예를 들면, 원형으로 형성될 수 있다.
상기 돌기(171)는 가압 전 제1직경(Dp1) 및 제1길이(Lp1)를 구비하게 형성될 수 있다.
상기 돌기공(198)은 상기 제1직경(Dp1)에 비해 큰 제2직경(Dh2)을 구비하게 구성될 수 있다.
도 8은 도 1의 돌기의 헤드부를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 돌기의 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 돌기는 상기 변형억제부(190)의 결합 후, 상기 각 돌기결합부(195)의 돌기공(198)의 외부로 노출된 단부를 축방향으로 가압하여 헤드부(173)가 형성될 수 있다.
상기 돌기(171)는 가압 후, 도 9에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 축소되고 반경방향을 따라 확장되어 제2직경(Dh2)을 구비하게 형성될 수 있다.
상기 돌기(171)의 헤드부(173)는 상기 돌기공(198)의 직경인 제2직경(Dh2)보다 큰 제3직경(Dp3)을 구비하게 성형될 수 있다.
이에 의해, 상기 변형억제부(190)가 축방향을 따라 상기 엔드링부(165)로부터 분리되는 것이 억제될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 복수의 전기강판(142)을 축방향으로 적층하여 형성된 로터코어(140)의 복수의 슬롯(146)의 내부에 복수의 도체바부(162)가 각각 형성되고, 상기 로터코어(140)의 양 단부에 상기 엔드링부(165)가 각각 일체로 형성될 수 있다.
상기 엔드링부(165)에 축방향을 따라 상기 변형억제부(190)가 각각 결합될 수 있다.
상기 변형억제부(190)의 결합 후 상기 각 엔드링부(165)의 돌기(171)는 축방향으로 가압되어상기 헤드부(173)가 각각 형성될 수 있다.
상기 전동기의 로터는 스테이터에 대해 미리 설정된 공극(air gap)을 두고 상기 회전축(110)을 중심으로 회전 가능하게 배치될 수 있다.
한편, 운전이 개시되어 상기 스테이터에 전원이 인가되면, 상기 스테이터코일에 의해 자기장이 형성되고, 상기 로터권선(160)에는 전자유도현상에 의해 유도전류가 발생된다.
상기 로터는 상기 유도전류에 의해 형성된 자기장과 상기 스테이터코일에 의해 형성된 자기장이 상호 작용함으로써, 상기 회전축(110)을 중심으로 소정의 슬립(slip)을 가지고 회전될 수 있다.
상기 로터는 미리 설정된 속도로 회전되고, 상기 스테이터 및 로터는 발열작용에 의해 온도가 각각 상승될 수 있다.
상기 엔드링부(165)는 상기 복수의 돌출부(167) 및 돌기(171)에 의해 표면적이 증가되어 방열이 촉진되어 온도 상승이 억제될 수 있다.
상기 돌출부(167)는, 상기 로터의 반경방향에 대해 미리 설정된 경사각을 가지게 형성되는 측면부(168)에 의해 주변의 유체(공기)의 이동이 촉진되어 상기 로터 및 스테이터의 온도 상승이 더욱 억제될 수 있다.
상기 변형억제부(190)는, 상기 엔드링부(165)의 고온 및 원심력의 작용에 대항하여 상기 엔드링부(165)를 지지함으로써, 상기 엔드링부(165)가 반경방향을 따라 변형 및/또는 손상되는 것이 억제되게 할 수 있다.
본 실시예의 전동기의 로터는, 전술한 바와 같이, 상기 변형억제부(190)에 의해 상기 엔드링부(165)의 고온 및 원심력의 작용으로부터 상기 엔드링부(165)의 변형 및 손상이 억제되게 지지됨으로써, 상기 스테이터 사이의 공극을 더욱 줄일 수 있다.
이에 의해, 상기 복수의 도체바부(162)와 상기 스테이터의 간격이 더욱 작아지게 되고, 상기 로터권선(160)에 유도되는 유도기전력의 크기가 증대되어 상기 전동기의 출력밀도가 제고될 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기의 로터의 요부사시도이다.
본 실시예의 전동기의 로터는, 전술 및 도 10에 도시된 바와 같이, 원주방향을 따라 이격된 복수의 슬롯(146)이 형성된 로터코어(140); 상기 복수의 슬롯(146)의 내부에 형성되는 복수의 도체바부(162) 및 상기 도체바부(162)의 양 단에 통전 가능하게 형성되는 엔드링부(165)를 구비한 로터권선(160); 및 상기 엔드링부(165)에 비해 열팽창계수가 작은 물질로 상기 엔드링부(165)의 외면에 밀착가능하게 링 형상으로 형성되고, 상기 엔드링부(165)가 반경방향을 따라 외측으로 변형되는 것을 억제하는 변형억제부(190a);를 구비하여 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 로터권선(160)은 알루미늄 부재로 형성될 수 있다.
상기 로터권선(160)은 다이캐스팅에 의해 상기 로터코어(140)에 일체로 형성될 수 있다.
상기 로터코어(140)의 양 단부에는 엔드링부(165)가 각각 형성될 수 있다.
상기 엔드링부(165)는 축방향을 따라 돌출된 돌출부(167)를 구비할 수 있다.
상기 돌출부(167)는 상기 엔드링부(165)의 원주방향을 따라 서로 이격되게 복수 개로 구성될 수 있다.
상기 돌출부(167)는, 예를 들면, 반경방향을 따라 긴 길이를 가지는 직사각형 단면 형상을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 돌출부(167)는 원주방향을 따라 서로 이격된 복수 개로 구성될 수 있다.
도 11은 도 10의 변형억제부의 결합 전 요부사시도이고, 도 12는 도 11의 돌출부 및 결합부의 결합상태의 단면도이며, 도 13은 도 12의 돌출부의 확대도이고, 도 14는 도 12의 이탈방지부의 변형례이다.
상기 변형억제부(190a)는, 예를 들면 도 11에 도시된 바와 같이, 링 형상의 바디(192) 및 상기 바디(192)로부터 반경방향을 따라 연장되어 상기 돌출부(167)에 결합되는 결합부(205)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 변형억제부(190a)는, 예를 들면, 스테인리스 부재로 형성될 수 있다.
상기 바디(192)는, 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 엔드링부(165)의 축방향 폭에 비해 축소된 폭을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 결합부(205)는, 예를 들면, 상기 로터코어(140)의 축방향을 따라 배치되는 축방향구간(206) 및 상기 축방향구간(206)으로부터 절곡되어 상기 로터코어(140)의 반경방향을 따라 배치되는 반경방향구간(207)을 구비할 수 있다.
상기 결합부(205)에는 상기 돌출부(167)가 삽입될 수 있게 관통된 관통공(208)이 형성될 수 있다.
상기 관통공(208)은 상기 돌출부(167)의 단면 형상에 대응되게 사각 형상을 구비할 수 있다.
상기 돌출부(167) 및 결합부(205)에는 상기 결합부(205)의 이탈을 방지할 수 있게 이탈방지부(211)가 구비될 수 있다.
상기 이탈방지부(211)는, 예를 들면, 축방향에 가로로 돌출된 이탈방지돌기(213)를 구비할 수 있다.
상기 이탈방지돌기(213)는, 예를 들면, 상기 결합부(205)의 외면으로부터 돌출 형성될 수 있다.
상기 이탈방지돌기(213)는, 예를 들면, 상기 각 돌출부(167)의 내측단부에 형성될 수 있다.
상기 이탈방지돌기(213)는, 예를 들면, 상기 각 돌출부(167)의 원주방향 폭(두께)에 비해 축소된 폭을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 이탈방지돌기(213)는 상기 엔드링부(165)의 단부면으로부터 상기 결합부(205)의 두께에 대응되는 위치에 이격되게 형성될 수 있다.
상기 이탈방지돌기(213)는, 예를 들면 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 결합부(205)를 안내할 수 있게 경사지게 형성되는 안내경사면(215)을 구비할 수 있다.
상기 돌출부(167)는, 예를 들면 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 로터코어(140)의 중심과 상기 돌출부(167)의 중심을 연결한 반경방향의 가상선에 대해 소정의 경사각(θ)을 가지게 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 돌출부(167)의 양 측면부(168)가 내측으로 경사지게 형성된 경우를 예시하고 있으나, 상기 로터의 회전방향을 따라 전방에 배치되는 측면부만이 경사지게 구성될 수도 있다.
한편, 이탈방지부(211a)는, 예를 들면 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(167)의 일 측을 절취하여 홈을 형성하고, 상기 홈의 내부에 상기 관통공(208)의 측벽(변부)이 접촉되는 것에 의해 이탈이 방지되게 구성될 수도 있다.
본 실시예에서, 상기 이탈방지부가 상기 돌출부(167)의 내측 단부의 내경이 확장되게 절취하여 상기 결합부(205)가 불시에 이탈되는 것이 억제되게 구성된 경우를 예시하고 있으나, 상기 돌출부(167)의 측면부(168)를 홈 형상으로 절취하여 구성될 수도 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
110 : 회전축, 120 : 록크너트, 140 : 로터코어, 142 : 전기강판, 144: 회전축공, 146 : 슬롯, 148 : 관통부, 160 : 로터권선, 162: 도체바부, 165: 회전링부, 167: 돌출부, 168 : 측면부, 171 : 돌기, 173 : 헤드부, 190,190a : 변형억제부, 192 : 바디, 195 : 돌기결합부, 198 : 돌기공, 205: 결합부, 208 : 관통공, 211,211a : 이탈방지부, 213 : 이탈방지돌기, 215: 안내경사면

Claims (12)

  1. 원주방향을 따라 이격된 복수의 슬롯이 형성된 로터코어;
    상기 복수의 슬롯의 내부에 형성되는 복수의 도체바부 및 상기 도체바부의 양 단에 통전 가능하게 형성되는 엔드링부를 구비한 로터권선; 및
    상기 엔드링부에 비해 열팽창계수가 작은 물질로 상기 엔드링부의 외면에 밀착가능하게 링 형상으로 형성되고, 상기 엔드링부가 반경방향을 따라 외측으로 변형되는 것을 억제하는 변형억제부;를 포함하고,
    상기 엔드링부에는 축방향을 따라 돌출된 돌출부가 구비되고,
    상기 변형억제부는, 링 형상의 바디; 및 상기 바디로부터 반경방향을 따라 연장되어 상기 돌출부에 결합되는 결합부;를 구비하고,
    상기 돌출부 및 결합부의 상호 접촉영역에는 상기 결합부의 이탈을 방지할 수 있게 이탈방지부가 형성되는 전동기의 로터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도체바부 및 상기 엔드링부는 알루미늄재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔드링부에는 축방향으로 돌출된 돌기가 구비되고,
    상기 변형억제부는, 상기 바디로부터 반경방향을 따라 연장되어 상기 돌기에 결합되는 돌기결합부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌기결합부에는 상기 돌기가 삽입될 수 있게 관통된 돌기공이 구비되고,
    상기 돌기는 상기 돌기공의 외부로 돌출된 단부를 가압하여 형성되는 헤드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 엔드링부의 원주방향을 따라 이격되게 복수 개로 형성되고,
    상기 돌기의 적어도 일 측에는 상기 엔드링부의 표면적이 증가될 수 있게 축방향으로 돌출된 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부 및 결합부는 축방향을 따라 결합되고, 상기 이탈방지부는 상기 축방향에 가로로 돌출된 이탈방지돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 로터코어의 반경방향에 대해 미리 설정된 경사각을 구비하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 로터코어에는 축방향으로 관통된 관통부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
  11. 제1항 내지 제5항, 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드링부의 외경은 상기 복수의 도체바부의 단부를 연결한 가상선 보다 작게 형성되고,
    상기 변형억제부의 외경은 상기 로터코어의 외경 이하의 크기를 구비하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 엔드링부는 상기 로터코어의 단부로부터 축방향을 따라 상기 변형억제부에 비해 더 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 로터.
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