KR102077066B1

KR102077066B1 - 전기 모터

Info

Publication number: KR102077066B1
Application number: KR1020187003823A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 바우흐
Original assignee: 뷜러 모토 게엠베하
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2020-02-14
Also published as: DE102015213022A1; CN107852063A; KR20180026767A; JP2018523456A; JP6680864B2; WO2017008797A1

Abstract

본 발명은 케이싱 및 상기 케이싱에 고정/플로팅 베어링(floating bearing)에 의해 베어링되는 로터를 구비한 전기 모터에 관한 것으로, 고정 베어링으로서 내부 링 및 외부 링을 갖는 깊은홈 볼 베어링(deep groove ball bearing)이 제공되고, 상기 고정 베어링의 외부 링은 스프링 스틸 디스크에 의해 상기 케이싱 내에 탄성적으로 끼워져 있다. 본 발명의 과제는 딥드로잉 가공된 강철 케이싱 안에 깊은홈 볼 베어링을 간단한 수단에 의해, 가능한 적은 방법 단계 및 적은 부품에 의해 확실하고 지속적으로 고정하는 것이다. 이 과제는 본 발명에 따르면 청구항 1의 특징에 의해 해결된다.

Description

전기 모터{ELECTRIC MOTOR}

본 발명은, 케이싱 및 상기 케이싱 내측에 고정 베어링/플로팅 베어링(floating bearing)에 의해 베어링 지지되는 로터를 구비한 전기 모터에 관한 것으로, 고정 베어링으로서 내부 링 및 외부 링을 갖는 깊은홈 볼 베어링(deep groove ball bearing)이 제공되고, 상기 고정 베어링의 외부 링은 스프링 스틸 디스크에 의해 상기 케이싱 안에 탄성적으로 끼워져 있다.

본 발명에 따른 스프링 스틸 디스크의 형태는 자체 공지되어 있으며, 특히 구면 베어링에 있어서 이러한 유형의 부품이 일반적으로 사용된다. 본 발명의 유형에 대한 실질적인 차이는, 구면 베어링에서 그 샤프트가 베어링에 축방향 모멘트를 인가하지 않는다는 것에 있다. 그러나, 깊은홈 볼 베어링의 내부 링이 샤프트에 의해 단단히 압축될 때, 특히 진동 및 충격 부하시 큰 축방향 하중이 전달될 수 있다.

본 발명의 과제는 딥드로잉 가공된 강철 케이싱 안에 깊은홈 볼 베어링을 간단한 수단에 의해, 가능한 적은 방법 단계 및 적은 부품에 의해 확실하고 지속적으로 고정하는 것이다. 이 과제는 본 발명에 따르면 청구항 1의 특징에 의해 해결된다.

케이싱이 딥드로잉 가공된 강철 케이싱(10) 또는 딥드로잉 가공된 강철 케이싱 포트이고, 스프링 스틸 디스크(5)는 경화되며, 상기 스프링 스틸 디스크(5)의 경도는 상기 딥드로잉 가공된 강철 케이싱(10)의 경도보다 크고, 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 클램핑 디스크의 형태를 가지며, 이것은 상기 외부 링(9)의 방사상 외부 영역에 방사방향으로 내향 배향된 탄성 아암(2)을 갖는 클로즈드 링(closed ring)을 가지며, 이들 각각의 탄성 아암(2)은 축방향 및 방사방향 힘 성분이 상기 외부 링(9)에 작용하여 외부 링(9)을 지지한다. 접합 파트너의 경도가 상이함으로 인해 상기 딥드로잉 가공된 강철 케이싱(10)에 접합 방향에 대하여 힘이 인가될 때 스프링 스틸 디스크(5)에 의해 확실하게 지지될 수 있다. 상기 깊은홈 볼 베어링(8)의 외부 링(9)은 강철 케이싱(10) 내측에 축방향으로 이동가능하게 베어링 지지되고 상기 스프링 스틸 디스크(5)에 의해서만 유지된다. 접합 방향에 대하여 힘이 작용하는 경우, 축방향 및 방사방향 힘 성분이 상기 탄성 아암(2)에 작용하고, 그럼으로써 이 탄성 아암이 힘의 크기에 따라 더 많이 또는 더 적게 편향되어, 탄성 아암(2)의 인접하는 단부들의 거리가 약간 커진다. 링이 닫힐 때 이 효과는 경화된 부품의 파손을 야기할 수 있다. 도시된 압력 끼워 맞춤 결합은 충분히 견고한 것으로 입증되었으므로, 추가의 안전 요소 또는 성형 과정이 필요하지 않다. 따라서, 매우 간단하고 효과적인 깊은홈 볼 베어링(8)의 고정이 제공된다.

본 발명의 개선은 종속 청구항들에 개시되어 있다. 강철 케이싱(10)이 아연 도금되어 있는 경우가 특히 바람직하다. 딥드로잉 가공 후의 아연층은 매우 얇지만, 그럼에도 불구하고 강철 케이싱(10)에서 스프링 스틸 디스크 (5)의 강도를 기술적으로 의미가 있을만큼 증가시키는 작용을 한다.

또한, 상기 강철 케이싱(10)이 다수의 계단식 홈(11, 12, 13)을 가지며, 제1 홈(11)은 방사방향으로 제1 실린더 재킷(21)에 의해 한정되고, 스프링 스틸 디스크(5)의 수용에 사용되는 구성이 청구된다. 이 홈(11)의 직경은 스프링 스틸 디스크(5)의 수용에 충분한 크기를 갖는다.

또한, 상기 강철 케이싱(10)이, 방사방향으로 제2 실린더 재킷(22)에 의해 한정되는 제2 홈(12)을 가지며, 상기 홈의 내경이 상기 제1 홈(11)의 내경보다 작을 것 및 상기 제2 홈(12)이 상기 깊은홈 볼 베어링(8)의 수용에 사용되는 것이 제안된다. 상기 제2 홈(12)의 직경이 상기 제1 홈(11)의 직경과 상이하여, 상기 탄성 아암(2)이 방사방향으로 상기 제2 홈(12)의 영역으로 연장되므로, 상기 탄성 아암(2)이 깊은홈 볼 베어링(8)의 외부 링(9)이 축 방향으로의 이동을 제한할 수 있다.

끝으로, 상기 강철 케이싱(10)이, 방사방향으로 제3 실린더 재킷(23)에 의해 한정되는 제3 홈(13)을 가지며, 이의 내경이 상기 제2 실린더 재킷(22)의 내경 보다 작은 것이 적절하다. 이 홈(13)은 커버 캡(16)이 확실히 설치될 수 있도록 설계된다. 내부 링과 모터 축의 결합을 위해 조립 공구가 접근할 수 있도록 케이싱의 개방이 필요한 경우 이를 커버하는 커버 캡(16)이 필요할 수 있다.

상기 깊은홈 볼 베어링(8)의 외부 링(9)이 상기 제2 홈(12)의 깊이보다 축방향으로 더 큰 치수를 갖는 것이 특히 중요하다. 그렇게 함으로써 우선 상기 제2 홈(12)에 상기 외부 링(9)의 백래시(backlash)가 없도록 수용하는 것이 가능하다.

유리하게는, 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 설치된 상태에서 축 방향으로 스토퍼(6) 상에 안착한다. 상기 스토퍼(6)의 축방향 위치는 예압(preload)에 중요하며, 이 예압에 의해 상기 탄성 아암(2)의 탄성력은 상기 외부 링(9)에 작용한다. 이로써, 또한 치수 공차로 인해, 접합 파트너가 소정의 힘을 계산가능한 공차 한계 내에서 발휘하는 것이 가능하다.

상기 스프링 스틸 디스크(5)는 원추 재킷형 클램핑 영역(4)을 가지며, 이 영역에 의해 상기 스프링 스틸 디스크는 설치된 상태에서 상기 강철 케이싱(10)의 제1 실린더 재킷(21)의 내벽에 지지되도록 구성된다. 기하학적 원리에 기초하여 접합 방향에 대하여 힘이 인가되는 동안 강철 케이싱(10) 내에서 스프링 스틸 디스크(5)의 지지력 증가하는데, 그 이유는 도시된 상황에서 원추 재킷형 클램핑 영역(4)이 방사방향 외측으로 밀려서 압력 끼워 맞춤이 더 강화되기 때문이다.

본 발명의 과제에 부합하기 위하여, 상기 깊은홈 볼 베어링(8)이 오직 상기 스프링 스틸 디스크(5)와 상기 강철 케이싱(10)의 압력 끼워 맞춤 결합에 의해 유지된다는 것이 청구된다.

본 발명의 다른 중요한 장점은 상기 깊은홈 볼 베어링(8)이 상기 탄성 아암(2)에 의해 탄성적으로 유지된다는 것에 있다. 이로써 영구 변형이 발생함 없이 방사방향 하중이 완충될 수 있다.

끝으로 그러나 마찬가지로 중요하게, 상기 깊은홈 볼 베어링(8)의 외부 링(9)으로부터 축방향으로 상기 탄성 아암(2)에 향하는 힘은, 방사방향으로 상기 클램핑 영역(4)으로부터 상기 제1 실린더 재킷(21)에 작용하는 힘을 증가시킨다.

탄성 아암(2)의 최적의 유지력 및 깊은홈 볼 베어링(8)의 최적의 탄성적 유지를 실현하기 위하여, 설치되지 않은 상태에서 상기 스프링 스틸 디스크(5)의 탄성 아암(2)이 디스크 평면에 대하여 약 25° 내지 35° 기울어져 있고, 설치되지 않은 상태에서 상기 스프링 스틸 디스크(5)의 클램핑 영역(4)이 디스크 평면에 대하여 약 35° 내지 45° 기울어져 있으며, 설치되지 않은 상태에서 상기 스프링 스틸 디스크(5)의 클램핑 영역(4)의 외부 직경이 상기 제1 실린더 재킷(21)의 내경보다 2% 내지 4% 더 큰 것으로 도시하였다.

본 발명은 언급된 개수보다 많은 홈(11, 12, 13)을 갖는 이러한 케이싱도 포함한다. 이 경우, 스프링 스틸 디스크(5)가 수용되는 홈이 "제1 홈"이 된다.

이하 예에 기초하여 본 발명의 실시예를 더 상세히 설명한다. 도면에서:
도 1은 딥드로잉 가공된 강철 케이싱 포트의 단면도이고,
도 2는 스프링 스틸 디스크의 평면도, 단면도 및 입체도이며,
도 3은 설치된 깊은홈 볼 베어링의 부분 단면도이고,
도 4는 전기 모터의 조립도이다.

도 1은 스프링 스틸 디스크(5)의 수용을 위한 제1 홈(11), 깊은홈 볼 베어링(8)의 수용을 위한 제2 홈(12) 및 상기 깊은홈 볼 베어링(8)의 스토퍼(6)의 형성을 위한 제3 홈(13)을 갖는 딥드로잉 가공된 강철 케이싱(10)의 단면도를 도시한 것이다. 프레스 장치의 백스톱을 위해 케이싱 개구부(7)가 컷팅되어 있다. 상기 제1 홈(11)은 방사방향으로 내부에서 제1 실린더 재킷(21)에 의해, 상기 제2 홈(12)은 제2 실린더 재킷(22)에 의해 그리고 상기 제3 홈(13)은 제3 실린더 재킷(23)에 의해 한정된다.

도 2의 3개의 도면을 스프링 스틸 디스크(5)를 각기 평면으로, 단면으로 그리고 입체로 도시한 것이다. 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 그 기본 형태가 원형이고 방사 방향으로 3개의 섹션을 가진다. 외부의 클램핑 영역(4)은 원추 재킷형으로 비스듬히 형성된다. 중간의 스톱링 영역(3)은 설치된 상태에서 모터 축에 대하여 직각으로 정렬된다. 내부 탄성 아암(2)은 그 전체로서 원추 재킷면의 부분면을 형성한다. 상기 탄성 아암(2)은 슬릿형 컷아웃(14)에 의해 서로 분리되어 있다. 상기 컷아웃(14)은 스톱링 영역(3)까지 연장된다.

도 3은 강철 케이싱(10), 깊은홈 볼 베어링(8) 및 스프링 스틸 디스크(5)에 의한 조립도를 도시한 것이다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, 깊은홈 볼 베어링(8)이 제2 홈(12)으로부터 돌출되어 있어, 스프링 스틸 디스크(5)가 그 탄성 아암(2)에 의해 상기 깊은홈 볼 베어링(8)의 외부 링(9)의 에지 상에 안착되고 방사방향 및 축방향 힘 성분이 상기 외부 링(9)에 인가될 수 있다. 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 제1 홈(11)에 수용되고 상기 깊은홈 볼 베어링(8)은 제2 홈(12)에 수용된다. 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 그 클램핑 영역(4)에 의해 상기 제1 실린더 재킷(21)(도 1 참조)에 지지되어 있다. 이것이 가능할 수 있도록, 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 그 재료가 상기 강철 케이싱(10)에 대하여 더 단단하도록 경화된다. 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 그 스톱링 영역(3)에 의해 상기 강철 케이싱(10)의 스토퍼(6) 상에 안착된다.

도 4는 고정 베어링으로서 작용하고 스프링 스틸 디스크(5)에 의하여 고정되는 깊은홈 볼 베어링(8)과 플로팅 베어링(15)으로서 작용하는 제2의 볼 베어링을 갖는 전기 모터(1)의 조립도를 도시한 것이다. 또한, 개방부(14)에 고정되는 커버 캡(16)이 도시되어 있다. 적용예에 도시된 전기 모터(1)는, 영구 자석(27)이 장착된 로터(18), 코일(24)로 감긴 스테이터(19) 및 베어링 실드(20)와 강철 케이싱(10)으로 이루어지는 케이싱을 갖는 전자 정류식 직류 모터이다. 상기 로터(18)는 평탄한 샤프트(25), 로터 플레이트 패킷(26), 영구 자석(27) 및 펄스 휠(pulse wheel)(28)로 이루어지며, 상기 펄스 휠은 로터 플레이트 패킷(26)의 리세스(34) 안으로 축방향으로 압박되는 지지체(33) 상에 결합된다. 또한, 스테이터 플레이트 패킷(29), 기어 펌프(30), 회로 기판(31), 센서(17) 및 플러그(32)가 도시되어 있다.

1 전기 모터 31 회로 기판
2 탄성 아암 32 플러그
3 스톱링 영역 33 지지체
4 클램핑 영역 34 리세스
5 스프링 스틸 디스크
6 스토퍼
7 케이싱 개구부
8 깊은홈 볼 베어링
9 외부 링
10 강철 케이싱
11 제1 홈
12 제2 홈
13 제3 홈
14 컷아웃
15 플로팅 베어링
16 커버 캡
17 센서
18 로터
19 스테이터
20 베어링 실드
21 제1 실린더 재킷
22 제2 실린더 재킷
23 제3 실린더 재킷
24 코일
25 샤프트
26 로터 플레이트 패킷
27 영구 자석
28 펄스 휠
29 스테이터 플레이트 패킷
30 기어 펌프

Claims

케이싱 및 로터(18)를 구비한 전기 모터(1)로, 상기 로터가 고정 베어링/플로팅 베어링(floating bearing)에 의해 상기 케이싱 안에 베어링 되어 있고, 고정 베어링으로 내부 링 및 외부 링(9)을 갖는 깊은 홈 볼 베어링(deep groove ball bearing)(8)이 제공되며, 상기 고정 베어링의 외부 링(9)이 환형 스프링 스틸 디스크(5)에 의해 상기 케이싱 내측에 탄성적으로 결합되는 상기 전기 모터(1)에 있어서,
상기 케이싱이 딥드로잉 가공된 강철 케이싱(10) 또는 딥드로잉 가공된 강철 케이싱 포트이고, 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 경화되어 있으며, 상기 스프링 스틸 디스크(5)의 경도는 상기 딥드로잉 가공된 강철 케이싱(10)의 경도보다 크고, 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 클램핑 디스크의 형태를 가지며, 이것은 상기 외부 링(9)의 방사상 바깥쪽 영역 내에 방사방향 안쪽으로 향한 탄성 아암(2)을 갖는 클로즈드 링(closed ring)을 가지며,
상기 스프링 스틸 디스크(5)는 설치된 상태에서 상기 강철 케이싱(10)에 형성된 스토퍼(6)에 축 방향으로 안착 되어서 상기 스프링 스틸 디스크(5)가 상기 강철 케이싱에 분리 가능하게 연결되고, 축 방향의 이동이 제한됨으로써 방사방향 하중이 안정적으로 인가되도록 하며,
상기 강철 케이싱(10)은 복수의 계단식 홈(11, 12, 13)을 가지며, 상기 복수의 계단식 홈(11, 12, 13) 중 제1 홈(11)은 방사방향으로 제1 실린더 재킷(21)에 의해 한정되고 스프링 스틸 디스크(5)를 수용하기 위해 사용되며, 제2 홈(12)은 방사방향으로 제2 실린더 재킷(22)에 의해 한정되고 상기 깊은 홈 볼 베어링(8)을 수용하기 위해 사용되며, 상기 제2 홈의 내경은 상기 제1 홈(11)의 내경보다 작고,
상기 깊은 홈 볼 베어링(8)은 제2 홈(12)으로부터 제1 홈(11)을 향해 돌출되고, 상기 탄성 아암(2)은 상기 깊은 홈 볼 베어링(8)의 외부 링(9)의 에지에 접촉하도록 경사지며, 이들 각 탄성 아암(2)은 축 방향 및 방사방향의 힘 성분이 상기 외부 링(9)에 작용하도록 상기 외부 링(9)에 힘을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
제1항에 있어서,
상기 강철 케이싱(10)이 아연으로 도금된 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 강철 케이싱(10)은 방사방향으로 제3 실린더 재킷(23)에 의해 한정되는 제3 홈(13)을 가지며, 상기 제3 실린더 재킷의 내경은 상기 제2 실린더 재킷(22)의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
제1항에 있어서,
상기 깊은 홈 볼 베어링(8)의 외부 링(9)은 축 방향으로 상기 제2 홈(12)의 깊이보다 더 큰 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
삭제
제1항 내지 제2항, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스프링 스틸 디스크(5)는 원추 재킷형 클램핑 영역(4)을 가지며, 이 영역(4)에 의해 상기 스프링 스틸 디스크(5)는 설치된 상태에서 상기 강철 케이싱(10)의 제1 실린더 재킷(21)의 내벽에 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
제1항 내지 제2항, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 깊은 홈 볼 베어링(8)은 오직 상기 스프링 스틸 디스크(5)가 상기 강철 케이싱(10)에 압력 끼워 맞춤 결합에 의해서만 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
제1항 내지 제2항, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 깊은 홈 볼 베어링(8)은 상기 탄성 아암(2)에 의해 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
제1항 내지 제2항, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 깊은 홈 볼 베어링(8)의 외부 링(9)으로부터 축 방향으로 상기 탄성 아암(2)에 향하는 힘은, 방사방향으로, 상기 스프링 스틸 디스크(5)가 설치된 상태에서 상기 스프링 스틸 디스크(5)를 상기 강철 케이싱(10)의 제1 실린더 재킷(21)의 내벽에 지지하는 원추 재킷형 클램핑 영역(4)으로부터 상기 제1 실린더 재킷(21)에 작용하는 힘을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
제1항 내지 제2항, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스프링 스틸 디스크(5)의 탄성 아암(2)은 설치되어 있지 않은 상태에서 디스크 평면에 대하여 25° 내지 35° 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
제1항 내지 제2항, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스프링 스틸 디스크(5)의 클램핑 영역(4)은 설치되어 있지 않은 상태에서 디스크 평면에 대하여 35° 내지 45° 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).
제1항 내지 제2항, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스프링 스틸 디스크(5)의 클램핑 영역(4)의 외부 직경은 설치되어 있지 않은 상태에서 상기 제1 실린더 재킷(21)의 내경보다 2% 내지 4% 더 큰 것을 특징으로 하는 전기 모터(1).