KR102594176B1 - 전기 기계의 고정자 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도 상승 하에서 경화되는 합성수지(5)에 의해 전기 기계의 고정자(2) 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 함침 장치(1)에 관한 것이며, 상기 함침 장치는 수평(16)에 대해 수직으로 경사될 수 있고, 또한 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자를 위한 로터리 드라이브로서 구동 모터(12)가 부착되는 유지 장치(32), 상기 구동 모터(12)에 작동 가능하게 연결되는 구동축(58), 상기 구동축(58)에 비회전으로 연결되고, 또한 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자를 상기 구동축(58)에 분리 가능하게 연결할 수 있는 클램핑 장치(34), 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 권선(4)의 적어도 하나의 축방향 단부 상에 합성수지(5)를 도포할 수 있는 트리클 장치(24; 24a, 24b), 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 상기 권선(4)을 트리클 온도로 또한 비교적 높은 경화 온도로 가열할 수 있는 가열 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 상기 가열 장치는 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 배치되는 전자기 인덕터(6, 6^*)를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 함침 장치(1)가 통합된, 고정자(2) 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 생산 설비(40)에 관한 것이다.

Description

전기 기계의 고정자 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 장치

본 발명은 온도 상승 하에서 경화되는 합성수지에 의해 전기 기계의 고정자 또는 전기자를 함침시키기 위한 함침 장치에 관한 것으로, 상기 함침 장치는 수평에 대해 수직으로 경사질 수 있고 또한 구동 모터가 상기 고정자 또는 전기자를 위한 로터리 드라이브(rotary drive)로서 부착되는 유지 장치, 상기 구동 모터에 작동 가능하게 연결되는 구동축, 상기 구동축에 비회전적(non-rotatably)으로 연결되고 또한 상기 고정자 또는 전기자를 상기 구동축에 분리 가능하게 연결할 수 있는 클램핑 장치, 상기 고정자 또는 전기자의 권선의 적어도 하나의 축방향 단부 상에 합성수지를 도포할 수 있는 트리클 장치(trickle device), 및 상기 고정자 또는 전기자의 권선을 트리클 온도로, 또한 비교적 높은 경화 온도로 가열할 수 있는 가열 장치를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 함침 장치가 통합된, 고정자 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 생산 설비에 관한 것이다.

전기 기계를 제조할 동안, 전기 모터 또는 발전기인 경우, 고정자 및 전기자의 권선의 안정화가 실시되어야만 하는 것이 잘 알려져 있다. 오늘날 이는 일반적으로 이른바 트리클 공정 및 대응의 함침 장치를 통해 이루어진다. 이를 위해, 상기 고정자 또는 전기자가 가열되어, 일반적으로는 경사진 그 길이방향 축선을 구비한 함침 장치에 클램핑되고, 상기 길이방향 축선에 대해 회전된다. 그러나 상기 고정자 또는 전기자는 수평으로 정렬될 수도 있다. 그 후, 초기에 실온에서 액체인 합성수지는 상기 고정자 또는 전기자의 더 높이 위치된 축방향 단부 상에, 예를 들어 그 권선 헤드 상에, 바람직하게 트리클링(trickling)된다. 상기 수지는 하나 또는 그 이상의 성분, 예를 들어 베이스 수지(base resin) 및 경화제(hardener)를 포함할 수 있다.

아직 액체인 합성수지가 상기 고정자 또는 전기자에 도포되는 체적 유량(volume flow rate)은, 이와 동일한 각각의 흡수 용량으로 적응된다. 트리클링 후, 상기 합성수지는 시트 스택(sheet stack)뿐만 아니라 권취 와이어들 사이의 간극(interstice)에 들어가서, 이들 간극을 완전히 채운다. 이어서 상기 고정자 또는 전기자가 상기 합성수지의 경화 온도로 가열되었을 때, 이는 응고되어 듀로플라스트(duroplast)가 되며, 이런 경화 후에는 재가열에 의해 변형될 수 없다. 결과적으로, 상기 합성수지와 접촉한 고정자 또는 전기자의 구성 요소들은 서로 고정 가능하게 연결된다. 상기 듀로플라스트는 정지형 또는 회전형 전기 기계에 대한 모든 기계적 및 전기적 요구 사항을 충족한다.

초기에 액체인 합성수지의 상기 고정자 또는 전기자 내로의 최적의 침투를 보장하기 위해, 적어도 고정자 또는 전기자는 트리클 공정이 시작되기 전에 이른바 트리클 온도로 가열되며, 그리고 트리클 과정 중에는 이 온도로 유지된다. 상기 트리클 온도는 사용된 합성수지에 따라 70℃ 내지 90℃ 일 수 있다. 초기에 액체인 소정량의 합성수지가 상기 고정자 또는 전기자 내로 도입된 후, 고정자 또는 전기자는 예를 들어 합성수지에 따라 120℃ 내지 160℃의 경화 온도로 가열된다. 그 후, 상기 경화 온도는 합성수지의 완전한 경화를 허용하기 위해, 소정의 시간 주기 동안 유지된다. 마지막으로, 상기 고정자 또는 전기자는 실온으로 냉각되어, 전기 기계를 생산하기 위한 추가 제조 공정을 위해 제공된다.

고정자 또는 전기자의 트리클 온도 및 경화 온도로의 가열은, 적절한 로(furnace)에서 수행될 수 있다. 그러나 고정자 또는 전기자의 권선을 통과하는 전기 가열 전류에 의해 상기 고정자 또는 전기자의 가열을 달성하는 것이 DE 1 212 204 A호 및 DE 19 19 642 A호에 이미 알려져 있다. 권선을 통해 가열 전류를 단순히 통과시키는 것은 원하는 설정 온도로부터 달성 가능한 실제 온도의 과도한 편차를 유발시키기 때문에, 가열 전류를 조절함으로써 원하는 온도를 얻고 그 유지를 보장하는 것이 제안되었다. 여기서, 권선에서는 온도가 증가함에 따라 오옴 저항이 증가하여, 권선의 온도가 오옴 저항으로부터 추론될 수 있다는 발견이 사용되었다. 따라서 DE 1 212 204 A호에서는, 트리클 온도 또는 경화 온도의 존재에 요구되는 권선의 전기 저항값에 도달되었을 때, 고정자 또는 전기자의 권선을 통과하는 가열 전류가 차단되는 것이 제안되었다. 권선의 소정의 낮은 저항값이 측정될 때만 가열 전류가 다시 온으로 절환되는데, 이는 하한 온도 아래로 떨어지는 것과 같다.

그러나 전기 기계의 고정자 또는 전기자를 함침시키는 데 사용되는 이러한 알려진 공정 및 장치의 단점은, 권선을 통과하는 가열 전류에 의해 온도가 제어되며, 이는 기술적으로 복잡한 방식으로 회전 고정자 또는 전기자 내로 공급되어야만 한다는 점이다. 더욱이, 상기 두 공보에 제안된 방법 및 장치는, 가열 전류의 조절이 상기 가열 전류가 흐르는 권선의 온도에만 기초한다는 결점을 갖는다. 이는 적어도 권선을 둘러싸는 다른 구성 요소가 아직 권선의 온도에 도달하지 않은 시간 주기에는 바람직하지 않다. 상기 합성수지가 권선의 인접한 와이어 또는 와이어 부분 사이뿐만 아니라 상기 고정자 또는 전기자의 다른 구성 요소와도 접촉하기 때문에, 제공된 합성수지의 결과적인 온도는 정확히 알려져 있지 않다. 따라서 전기 저항 측정에 의해 결정된 권선 온도가 상기 고정자 또는 전기자의 모든 다른 구성 요소에도 존재한다고 가정할 수 있을 때까지, 트리클 온도에 도달할 때까지의 적어도 가열 단계는, 경험에 기초하여 확장되어야 한다. 그래야만 합성수지의 상기 고정자 또는 전기자 내로의 트리클링이, 원하는 공정 신뢰성으로 시작될 수 있다. 고정자 또는 전기자 구성 요소 및 합성수지의 온도에 대한 이러한 불확실성이 경화 공정의 초기에도 존재하기 때문에, 후자는 불리하게도 안전 기간(safety period) 만큼 연장되어야만 한다. 궁극적으로, 합성수지의 가열이 권선으로부터의 열전달(heat transfer)에 의해 간접적으로만 발생한다는 것은 불리한 것으로 여겨진다. 결과적으로, 트리클 온도 및 경화 온도에 도달하기 위해서는 비교적 오랜 시간을 요구한다.

상기 고정자 또는 전기자를 함침시키기 위한 기재된 시간 주기는, 가열과 그리고 트리클 및 경화 온도를 일정하게 유지하기 위한 에너지 비용의 증가뿐만 아니라, 생산 시간의 값비싼 연장으로 나타난다.

따라서 본 발명의 목적은 열 영향 하에서 합성수지 경화에 의해 전기 기계의 고정자 또는 전기자의 함침이 이전보다 더욱 빠르게 그리고 더 높은 에너지 효율 및 더 높은 비용 효율로 실시될 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 또한, 전술한 장치가 통합된, 완전 자동 생산 설비가 제공되어야 한다.

상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 함침 장치에 의해 달성된다. 독립 청구항 15는 본 발명의 특징을 갖는 전기 기계의 고정자 또는 전기자를 함침시키기 위한 함침 장치가, 공정 기술의 관점에서 최적으로 통합되는 자율적으로 작동하는, 생산 설비를 특정한다. 상기 함침 장치 및 상기 생산 설비의 유리한 개발은, 대응의 종속항에 정의되어 있다.

따라서 본 발명은 온도 증가 하에서 합성수지 경화에 의해 전기 기계의 고정자 또는 전기자를 함침시키기 위한 함침 장치에 관한 것으로, 상기 함침 장치는 수평에 대해 수직으로 경사될 수 있고 또한 구동 모터가 상기 고정자 또는 전기자를 위한 로터리 드라이브로서 부착되는 유지 장치, 상기 구동 모터에 작동 가능하게 연결되는 구동축, 상기 구동축에 비회전적(non-rotatably)으로 연결되고 또한 상기 고정자 또는 전기자를 상기 구동축에 분리 가능하게 연결할 수 있는 클램핑 장치, 상기 고정자 또는 전기자의 권선의 적어도 하나의 축방향 단부 상에 합성수지를 적용할 수 있는 트리클(trickle) 장치, 및 상기 고정자 또는 전기자의 권선을 트리클 온도로 또한 비교적 높은 경화 온도로 가열할 수 있는 가열 장치를 포함한다. 본 발명에 따라, 상기 가열 장치는 고정자 또는 전기자에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 배치되는 전자기 인덕터(electromagnetic inductor)를 포함한다.

본 발명은, 전기 기계를 위한 고정자 또는 전기자가 상기 트리클 온도 및 경화 온도에 매우 유리하게 제공될 수 있고, 또한 유도 가열에 의해 이들 온도로 유지될 수 있다는 발견에 기초하고 있다. 이러한 고정자 또는 전기자의 모든 전기 전도성 구성 요소에서, 이들 구성 요소를 동시에 가열하는 와전류(eddy current)는 오직 하나의 인덕터에 의해서만 동시에 생성된다는 점이 중요하다. 이는 통상적인 함침 방법에 비해, 요구되는 가열 시간 및 전기 에너지를 상당히 감소시킨다. 결과적으로, 함침에 대한 제조 비용이 감소된다.

본 발명의 특징을 갖는 함침 장치에 의해, 고정자 또는 전기자의 모든 전기 전도성 구성 요소의 가열은, 중공의 원통형 또는 나선형 동축 방식으로 상기 고정자 또는 전기자를 외부에 수용하는 전자기 인덕터의 고주파 또는 중주파(medium-frequency) 교류 자기장에 의해 발생되는 전기적 와전류에 의해 실시된다. 그러나 상기 전자기 인덕터는 고정자의 중앙의 동축 공동(cavity)에 배치될 수도 있다. 상기 전기적 와전류는 고정자 또는 전기자의 모든 전기 전도성 구성 요소, 즉 철 시트 스택 프레임(iron sheet stack frame), 상기 시트 스택의 시트, 권선 및, 열 전도를 통한 트리클링된(도입된) 합성수지를 동시에 가열한다. 이런 방식으로, 상기 고정자 또는 전기자의 전기 전도성 구성 요소와 접촉하는 다른 구성 요소 또는 물체(절연 재료와 같은) 또한 원하는 트리클 온도 또는 경화 온도로 간접적으로 이동된다.

청구된 장치는, 인덕터가 상기 고정자 또는 전기자의 축방향 길이의 일부에 대해서만, 또는 전체 축방향 길이에 대해서만, 상기 고정자 또는 전기자와 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 배치되도록 설계될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 인덕터는 고정자 또는 전기자 위에 반경방향(radially)으로 배치되거나, 상기 인덕터가 고정자 내부에 반경방향으로 배치될 수 있다.

인덕터가 상기 고정자 또는 전기자와 동일하거나 또는 유사한 길이를 갖는다면, 상기 인덕터의 전력 조절 및 이에 따른 고정자 또는 전기자에 유도된 와전류의 세기는, 인덕터를 클록형 방식(clocked manner)으로 온 및 오프로 절환함으로써 조절될 수 있다. 인덕터가 고정자 또는 전기자보다 축방향으로 더 짧다면, 상기 인덕터는 고정자 또는 전기자의 길이를 따라 동축으로 전후로 이동될 수 있다. 결과적으로, 고정자 또는 전기자의 일정한 축방향 부분만 인덕터의 교번 자기장에 노출되는 반면에, 상기 고정자 또는 전기자의 노출되지 않은 영역은 전체적으로 더욱 균일한 가열을 위해, 단지 그 열을 인접한 구성 요소에 축방향과 방사방향 모두에 전달할 뿐이다. 또한, 이런 수정에 의해, 상기 인덕터는 전자기 효과의 관점에서, 클록형 방식으로 추가로 활성화 및 비활성화될 수 있다.

인덕터가 온 또는 오프로 절환되는 시간 주기의 길이는, 본질적으로 인덕터의 용량, 고정자 또는 전기자 구성 요소의 전기 전도도, 및 그 열 용량(thermal capacity)과 열 전도도에 따른다. 인덕터를 조절할 때, 그 절차는 고정자 또는 전기자의 구성 요소 및 그 내부에 포함된 합성수지의 가열이 에너지-절감식으로 또한 상대적으로 빠른 방식으로 실시되도록 하는 것이다.

함침 장치의 유리한 개발에 따라, 상기 함침 장치는 금속 프레임, 수평 피봇 축선에 대해 경사질 수 있도록 제1 피봇 베어링을 통해 상기 프레임 상에 배치되는 유지 장치, 상기 프레임에 대해 제1 피봇 베어링 상에 상기 유지 장치를 피봇시키기 위한 피봇 액추에이터, 상기 유지 장치에 부착된 구동 모터, 상기 구동 모터에 작동 가능하게 연결되는 구동축, 상기 구동축에 비회전(non-rotatable) 방식으로 연결되고 또한 상기 고정자 또는 전기자를 상기 구동축에 분리 가능하게 연결할 수 있는 클램핑 장치로서, 상기 클램핑 장치의 적어도 하나의 구성 요소는 고정자 상에 반경방향의 내측으로 또는 전기자 상에 반경방향의 외측으로 맞물리는, 클램핑 장치, 및 상기 고정자 또는 전기자에 그리고 클램핑 장치에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 배치되는 전자기 인덕터를 포함한다. 이는 자율 작업 생산 설비에 통합될 수 있는 콤팩트한 함침 장치를 제공한다.

수직으로 경사 가능한 상기 유지 장치의 조정 가능한 경사각은, 예를 들어, 범위 경계(range boundary)를 포함하여, 수평에 대해 0° 내지 20 °이다. 이는 중력을 따르는 고정자 또는 전기자의 내부로 수지가 용이하게 침투하는 것을 허용한다.

고정자를 상기 구동축에 결합하기 위해, 상기 구동축에 비회전 방식으로 연결되는 상기 클램핑 장치는 고정자를 축방향으로 반경방향 내측으로 관통시키는 적어도 하나의 클램핑 로드를 가질 수 있으며, 상기 클램핑 로드는 고정자에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.

특히 안정적인 연결을 얻기 위해, 상기 클램핑 로드는 그 축방향 단부에서 적어도 2개의 클램핑 조오(jaw) 또는 적어도 2개의 반경방향(radially) 세그먼트형 클램핑 디스크에 연결될 수 있고, 이들 클램핑 조오 또는 클램핑 디스크는 상기 고정자 프레임의 축방향 단부 상에서 반경방향 내측으로 인접하도록 각각 배치될 수 있으며, 또한 상기 2개의 클램핑 조오 또는 클램핑 디스크는, 상기 클램핑 조오 또는 클램핑 디스크가 클램핑 로드에 고정되도록, 상기 클램핑 로드에 의해 고정자에 대해 클램핑될 수 있다.

상기 클램핑 조오 또는 상기 2개의 세그먼트형 클램핑 디스크 상의, 그리고 상기 클램핑 바아의 축방향 단부 상의, 적절한 홀더에 의해 및/또는 각각의 나사 너트 연결부에 의해, 상기 클램핑 바아는 클램핑 디스크 또는 클램핑 조오를 서로에 대해 클램핑할 수 있으며, 이에 따라 고정자를 상기 클램핑 바아에 고정할 수 있다. 이는, 작동 가능한 방식으로 그리고 기계적으로 안정한 방식으로, 상기 고정자를 구동축에 부착한다. 상기 구동축 및 고정자의 길이방향 축선들은, 서로 동축으로 정렬된다. 상기 구동 모터에 연결된 구동축을 고정자의 무게로부터 기계적으로 해제하기 위해, 상기 클램핑 로드는 지지 베어링에서 상기 구동축으로부터 멀리 장착될 수 있다. 상기 고정자의 무게로 인해 이것이 가능한 것으로 나타난다면, 여러 개의 클램핑 로드를 사용하는 것도 가능하다. 구동축 상에 전기자를 지지하기 위해, 예를 들어 상이한 클램핑 장치의 클램핑 조오가 사용되며, 이들 클램핑 조오는 상기 구동 모터에 가까운 전기자 축의 단부에 맞물린다.

상기 인덕터는 주파수 변환기로서 작동하는 전압원(voltage source)에 전기적으로 연결될 수 있고, 또한 상기 인덕터와 같은 이런 전압원은 상기 경사 가능한 유지 장치 상에 배치될 수 있다. 이는 상기 인덕터로의 전력 공급을 단순화시키는데, 그 이유는 상기 인덕터와 그 전압원 모두가 동일한 좌표계에 있고, 이에 따라 상기 유지 장치가 경사졌을 때, 상기 두 장치도 동시에 이동되기 때문이다. 따라서 상기 전압원과 인덕터 사이에, 보다 저렴한 강성 전기 케이블이 사용될 수 있다.

다른 실시예에 따라, 상기 인덕터는 고정자 또는 전기자의 길이방향 축선에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 이동 가능하도록, 상기 유지 장치 상에 인덕터를 배치할 수 있는, 액추에이터의 작동 요소에 연결될 수 있다. 대안적으로, 상기 인덕터와 그 전압원 모두는 고정자 또는 전기자의 길이방향 축선에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 이동 가능하도록 상기 유지 장치 상에 인덕터를 배치할 수 있고, 또한 상기 고정자 또는 전기자의 길이방향 축선에 평행하게 이동 가능하도록 상기 전압원을 유지 장치 상에 배치할 수 있는, 액추에이터의 작동 요소에 연결될 수 있다.

상기 액추에이터는 전기 액추에이터로서, 또는 두 축방향에 효과적인 압력 매체-구동식 피스톤-실린더 장치로서 설계될 수 있다. 압축 공기 또는 유압 유체가 구동 유체로서 사용될 수 있다. 상기 인덕터와 그 전압원 모두가 액추에이터에 의해 이동되었다면, 전술한 바와 같은 가요성 전기 연결이 회피될 수 있는데, 그 이유는 상기 2개의 장치가 동일한 좌표계에 위치되고, 이는 상기 유지 장치에 의해 경사질 수 있으며, 또한 공통의 축방향 운동이 실시될 수 있기 때문이다.

트리클 함침 장치의 또 다른 개발에 따라, 상기 트리클 장치는 합성수지를 위한 용기, 경화제를 위한 용기, 상기 합성수지와 경화제를 혼합하기 위한 혼합 용기, 이들 용기 사이의 파이프의 차단 밸브, 및 펌프를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 상기 펌프는 합성수지-경화제 혼합물을 상기 고정자 또는 전기자의 권선 상에 트리클링할 수 있는 공급 파이프를 통해, 적어도 하나의 트리클 노즐에 연결된다. 상기 펌프는 연동 펌프로서 설계되는 것이 바람직하며, 4개의 트리클 노즐이 바람직하게 사용되며, 이 중 2개의 트리클 노즐은 반경방향 외측으로 지향되고, 2개의 추가 트리클 노즐은 고정자 또는 전기자의 권선 헤드의 반경방향 내측으로 지향된다.

또한, 본 발명의 특징을 갖는 트리클 함침을 위한 장치는, 고정자 또는 전기자의 외부 온도를 비접촉식으로 측정할 수 있는 온도 센서를 포함하는 것이 바람직하다. 비접촉식 온도 측정은 트리클 공정 및 경화 공정 중 상기 고정자 또는 전기자의 회전으로 인해 유리한데, 그 이유는 정지형 온도 센서를 고정자 또는 전기자에 부착하여 회전 시스템으로부터 그 신호를 끌어낼 필요가 없기 때문이다.

경화 단계를 포함하는 트리클 함침 공정의 완전 자동 제어 및 조절을 실시하기 위해, 센서 케이블을 통해 상기 온도 센서에, 그리고 제어 케이블을 통해 상기 구동 모터, 인덕터를 위한 전압원, 상기 인덕터의 축방향 이동을 발생시키기 위한 액추에이터, 및 필요에 따라 전압원, 합성수지-경화제 혼합물을 운반하기 위한 펌프, 및 합성수지 및 경화제를 위한 용기와 혼합 용기 사이의 차단 밸브에 연결되는 제어 유닛이 제공될 수 있다. 또한, 상기 제어 유닛은, 추가 제어 케이블을 통해, 전술한 경사 가능한 유지 장치 또는 그 제어 밸브를 위한 피봇팅 액추에이터에 연결될 수 있다.

따라서 비접촉식 작동 온도 센서는 측정된 온도값이 처리되는 제어 유닛에 연결된다. 상기 제어 유닛은 고정자 또는 전기자의 외부에서 측정된 실제 온도가 소정의 설정점 온도 이하로 떨어지거나, 이에 도달하거나, 또는 이를 초과하는지의 여부에 따라 상기 인덕터를 온 또는 오프로 절환한다. 추가적으로 또는 대안 적으로, 인덕터의 활성화 및 비활성화는 시간 제어될 수도 있다. 인덕터를 오프로 절환한 후, 고정자 또는 전기자 모두는 열을 외부로 방출하고, 또한 열을 내부로 전달한다. 이는 고정자 또는 전기자의 내부를 가열하며, 이에 따라 트리클링된(도입된) 합성수지 또는 합성수지-경화제 혼합물뿐만 아니라, 그 배치된 모든 절연 구성 요소를 가열한다. 대기 단계(waiting phase)가 그 사이에 유지되는, 상기 인덕터의 온 및 오프로의 온도 제어형 절환 또는 시간 제어형 절환 공정은, 완전한 고정자 또는 전기자가 원하는 트리클 온도 또는 경화 온도에 도달할 때까지 반복된다. 기재된 공정은 일단 도달된 트리클 온도 또는 경화 온도, 또는 트리클 온도 범위 또는 경화 온도 범위를 특정 시간 주기에 걸쳐 각각 유지하는 데 바람직하게 사용된다.

상기 고정자 또는 전기자의 온도는 바람직한 트리클 온도 범위에서 80℃ 내지 130℃이고, 각각의 범위 경계를 포함하는 경화 온도 범위에서 140℃ 내지 170℃이다.

트리클 공정 및 경화 공정 중, 고정자 또는 전기자는 예를 들어 합성수지 또는 합성수지-경화제 혼합물의 균일한 분포를 달성하기 위해, 분당 5 내지 40 회전의 회전 속도로 그 길이방향 축선의 둘레로 회전된다. 이들 회전 속도 사양에는 범위 경계도 포함된다.

균일한 가열 및 소정의 트리클 온도 또는 경화 온도의 유지를 보장하기 위해, 인덕터를 축방향으로 변위시키기 위한 액추에이터의 속도 제어는, 소정의 시간 주기 동안, 고정자 또는 전기자의 모든 영역에서 전자기적으로 활성인 인덕터의 평균 드웰 시간(dwell time)이 거의 동일하도록 제공될 수 있다.

본 발명은 또한 온도 증가 하에서 합성수지 경화에 의해 전기 기계의 고정자 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 생산 설비에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 설비는 이하를 포함한다.

- 비-함침된 고정자 또는 비-함침된 전기자를 저장하기 위한 입력 모듈,

- 고정자 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 전자기 인덕터를 갖는 함침 장치를 구비한 함침 모듈로서, 상기 함침 장치가 청구항 1 내지 청구항 14 중 적어도 한 항의 특징을 포함하는, 함침 모듈,

- 함침된 고정자 또는 전기자를 냉각 및 저장하기 위한 냉각 모듈,

- 냉각 및 함침된 고정자 또는 전기자를 저장하기 위한 출력 모듈,

- 상기 입력 모듈, 함침 모듈, 냉각 모듈, 및 출력 모듈 사이에 각각의 고정자 또는 전기자를 운송하기 위한 제1 로봇(자동 취급 장치)을 포함하며,

- 제1 자동 취급 장치는 각각의 고정자 또는 전기자를 유지하고, 이를 수평에 대해 경사시키고, 이를 그 길이방향 축선에 대해 회전시키고, 이를 중공의 원통형 또는 코일형 인덕터와 동축으로 배치하고, 이를 정지형 또는 축방향으로 이동 가능한 인덕터에 대해 축방향으로 이동시킬 수 있도록 구성된다.

이런 생산 설비는, 아직 경화되지 않았거나 또는 초기에만 경화된 고정자 또는 전기자가 최종적으로 완전한 경화를 위해 배치되는 경화 모듈을 추가로 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제1 로봇은 고정자 및/또는 전기자로 경화 모듈을 채우고 비울 수 있도록 설계된다.

경화 모듈과 관련하여, 생산 설비가 작동할 수 있는 클록 주파수를 증가시키기 위해, 완전 경화를 위해 상기 경화 모듈에 저장된 고정자 또는 전기자를 가열할 수 있는, 적어도 하나의 자체 인덕터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 경화 모듈은, 적어도 경화 시작 시, 그 길이방향 축선에 대해 각각의 고정자 또는 전기자를 회전시킬 수 있는, 저장될 각각의 고정자 또는 전기자를 위한 별도의 로터리 드라이브를 가질 수 있다.

마지막으로, 이런 생산 설비에는 저장 모듈이 제공될 수 있으며, 여기에 합성수지 용기 및 경화제 용기가 저장될 수 있다. 이런 저장 모듈은 제1 로봇에 의해 또는 제2 로봇에 의해 채워지고 비워질 수 있다.

상기 모듈은 로딩 및 언로딩 개구를 구비한 캐비넷(cabinet)으로서 설계될 수 있다. 그러나 이들은 상기 장치 및/또는 저장 선반이 배치되어 무단 접근에 대해 보호되는 생산 영역일 수도 있다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해, 실시예가 도시된 도면이 첨부된다.

도 1은 전자기 인덕터에 의해 동축으로 둘러싸인 고정자가 개략적인 길이방향 섹션으로 도시된, 본 발명의 특징을 갖는 함침 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 함침 장치의 필수 구성 요소를 구조적으로 상세히 도시한 측면도이다.
도 3은 전자기 인덕터가 그 원통형 캐비티에 동축으로 배치된, 고정자를 통한 개략적인 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 함침 장치가 통합된, 트리클 함침을 위한 생산 설비의 사시 평면도이다.

따라서 도 1은 전체적으로 개략적인 길이방향 섹션으로 도시된 중공의 원통형 고정자(2)를 위한 함침 장치(1)를 도시하고 있다. 함침 장치(1)에서 처리된 고정자(2)는, 그 최종 완성 후 전기 기계에 설치되도록 의도된다. 고정자(2)는, 예를 들어 링 형상으로 배치된 고정자 세그먼트를 구비한 통상적인 구조를 가지며, 이들 고정자 세그먼트의 각각은 직렬로 배치된 시트가 부착되는 프레임(3)을 갖는다. 각각의 인접한 고정자 세그먼트들 사이에, 와이어로 제조된 고정자 권선(4)이 배치되며, 그 케이블 단부는 축방향 단부에 위치된 권선 헤드(17)로 안내된다. 또한, 고정자(2)는, 도시되지 않았으며 그리고 서로 전기적으로 분리될 구성 요소를 분리하는 절연 재료를 포함한다.

고정자(2)는 수평(16)에 대해 경사각(α) 만큼 경사진 그 길이방향 축선(15)을 갖는 함침 장치(1)에 수용되며, 여기서 상기 경사각은 0°내지 20°일 수 있다. 각각의 피봇 운동(25)은 도 1에서 이중 화살표로 표시되어 있다.

고정자(2)는 함침 장치(1)에 회전 가능하게 장착되고, 또한 전기 구동 모터(12)에 의해 그 길이방향 축선(15)의 둘레로 구동될 수 있다. 이를 위해, 그 모터 축(29)을 구비한 구동 모터(12)는, 제 크기로 도시되지 않은 구동축(58)을 통해 상기 고정자(2)를 운반하는 클램핑 장치(34)에 연결된다. 상기 구동 모터(12)는 점선으로 도시된 제어 케이블(62)을 통해 함침 장치(1)의 제어 유닛(19)에도 연결된다.

도시된 실시예에 있어서, 상기 클램핑 장치(34)는 기본적으로 클램핑 로드(68) 및 2개의 반경방향 세그먼트형 클램핑 디스크(26, 27)를 포함한다. 상기 2개의 클램핑 디스크(26, 27)는 클램핑 로드(68)가 동축으로 안내되는 중심 보어를 각각 갖는다. 구동 모터에 가까운 제1 클램핑 디스크(26)는, 한쪽 단부면에서 구동축(58) 상에, 그리고 그 다른 쪽 단부면에서 고정자(2)의 프레임(3)의 반경방향 내단부 상에 축방향으로 지지된다. 제2 클램핑 디스크(27)는, 구동 모터에 가까운 그 단부면에서, 상기 구동 모터로부터 이격된 고정자(2)의 프레임(3)의 반경방향 내단부 상에 지지된다. 클램핑 로드(68)는 구동 모터에 가까운 그 단부에서 상기 구동축(58)에 분리 가능하게 결합되는 반면에, 나사 너트(59)는 구동 모터로부터 이격된 그 단부 상에 나사 결합된다. 나사 너트(59)를 조이면, 고정자(2)뿐만 아니라 클램핑 장치(34)의 전술한 모든 구성 요소들을 서로에 대해 그리고 구동축(58)에 의해 클램핑한다. 결과적으로, 고정자(2)는 클램핑 장치(34)에 의해 구동축(58)에 해제 가능하게 고정되고, 또한 그 길이방향 축선(15)에 대해 동일하게 함께 회전될 수 있다.

고정자(2)는 비교적 짧은 축방향 부분에 걸쳐 전기 코일로서 설계된 인덕터(6)에 의해 동축으로 둘러싸인다. 인덕터(6)는 냉각수가 안내될 수 있는, 나선형으로 구부러진 튜브(20)로 구성된다. 그러나 인덕터(6^*)는, 예를 들어 실질적으로 중공의 원통형 형상을 갖는 평탄한 구조물일 수도 있다(도 3 참조). 도 1에 도시된 실시예는, 인덕터(6)의 축방향 길이가 상기 고정자(2)의 축방향 길이보다 더 짧은 것을 명확히 도시하고 있다. 상기 인덕터(6)는, 케이블(21, 22)을 통해, 주파수 변환기로서 동작하고 또한 원하는 주파수의 교류 전압을 발생시킬 수 있는 전압원(23)에 연결된다. 전압원(23)의 작동을 제어하기 위해, 이는 제어 케이블(63)을 통해 제어 유닛(19)에 연결된다. 인덕터(6)의 작동 중, 교류 전류가 이를 통해 흘러 교류 자기장을 발생시키고, 이는 고정자(2)의 모든 전기 전도성 구성 요소에 와전류를 발생시키며, 이는 이들 구성 요소를 동시에 가열한다. 상기 고정자(2)의 인접한 전기 절연 재료는 또한 열 복사(heat radiation) 또는 열 전도에 의해 가열된다.

인덕터(6)는 액추에이터(13)에 의해 상기 고정자(2)에 동축으로 미끄럼 가능하게 배치된다. 상기 액추에이터(13)는, 이를 제어하기 위해, 점선으로 도시된 제어 케이블을 통해 제어 유닛(19)에 연결된다. 액추에이터(13)를 사용하면, 인덕터(6)는 제1 축방향 단부 위치(A)와 제2 축방향 단부 위치(B) 사이에서 전후로 이동될 수 있다. 인덕터(6)의 이들 이동 방향(18)은 이중 화살표로 도시되어 있다. 도 1은 제2 단부 위치(B)에서의 인덕터(6')를 점선으로 도시하고 있다.

상기 인덕터(6)가 고정자(2)에 비해 작은 축방향 길이를 갖고, 또한 2개의 축방향 단부 위치(A, B) 사이에서 액추에이터(13)에 의해 지속적으로 전후로 이동되기 때문에, 고정자(2)의 모든 구성 요소의 실질적으로 균일한 가열이 달성될 수 있다. 고정자(2)의 제1 축방향 단부 부분의 열처리 후, 인덕터(6)가 이 위치를 제2 축방향 단부 부분을 향하여 남겨두었을 때, 고정자(2)의 제1 단부 부분에 존재하는 열은 고정자(2) 내측에서 모든 구성 요소로 전달될 수 있으므로, 고정자(2)의 전기 비전도성 구성 요소조차도 상기 전기 전도성 구성 요소와 함께 비교적 균일하게 가열된다. 이는 또한 고정자(2)의 금속 구성 요소의 너무 빠르고 너무 강한 가열을 피하는데, 이는 예를 들어 전기 절연을 위한 재료와 같은, 고정자(2)의 비금속 구성 요소를 손상시킨다. 고정자(2)의 제2 축방향 단부 부분에서와 고정자(2)의 축방향으로 개재된 영역에서도 마찬가지이다.

또한, 고정자(2)의 표면 온도를 측정할 수 있는 온도 센서(14)가 있다. 온도 측정은 비접촉식으로 수행되며, 온도 센서(14)는 점선으로 도시된 센서 케이블(60)을 통해 제어 유닛(19)에 연결된다.

도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 함침 장치(1)는 또한 트리클 장치(24)를 포함하며, 상기 트리클 장치는 실온에서 액체인 합성수지를 위한 제1 용기(10), 및 액체 경화제를 위한 제2 용기(11)를 포함한다. 대응의 파이프에 배치된 밸브(56, 57)를 통해, 합성수지 및 경화제가 소정량의 비율로 혼합 용기(9) 내로 공급된다. 2개의 밸브(56, 57)는 제어 케이블(64, 65)을 통해 제어 유닛(19)에 연결된다. 합성수지-경화제 혼합물(5)은 펌프(8)에 의해 혼합 용기(9)로부터 적어도 하나의 트리클 노즐(7, 7a, 7b)로 안내되며, 이를 통해, 상기 합성수지-경화제 혼합물(5)이 비교적 낮은 유량으로 고정자(2)의 권선 헤드(17) 상으로 트리클링될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 1 성분 합성수지가 사용될 수도 있으며, 이는 온도가 증가할 때 듀로플라스트로 응고된다. 이 경우, 제2 용기(11), 제2 밸브, 및 혼합 용기(9)는 생략될 수 있다. 연동 펌프로서 바람직하게 설계된 펌프(8)의 작동을 제어하기 위해, 이는 제어 케이블(66)을 통해 제어 유닛(19)에 연결된다. 상기 유량은, 그 공동을 채우기 위해 상기 고정자(2)에 의해 흡수될 수 있는 권선 헤드(17)에, 합성수지/경화제 혼합물(5)의 양이 적용되도록 조정된다.

도 2는 구성 요소에 적절한 방식으로 도시된 실시예에서 그 가장 중요한 구성 요소인 함침 장치(1)를 상세히 도시하고 있다. 이에 따라 함침 장치(1)는 수평(16)에 대해 피봇되거나 또는 수직으로 경사질 수 있는 유지 장치(32)를 지지하는 프레임(30)을 갖는다. 유지 장치(32)는 프레임형(frame-shaped) 구조를 가지며, 또한 수평으로 정렬된 피봇 축선(31)에 대해 피봇될 수 있는, 제1 피봇 베어링(37)을 통해 프레임(30)에 힌지된다. 유지 장치(32)의 가능한 피봇 방향(36)이 이중 화살표로 표시되어 있다.

피봇 액추에이터(33)는 전기 모터 구동에 의해 또는 압력 매체에 의해 구동되도록 설계될 수 있는 피봇 운동을 실시하는 데 사용된다. 본 실시예에 있어서, 이는 액추에이터 하우징 배치이며, 이러한 액추에이터 하우징 배치는 전기 모터에 의해 구동될 수 있고 또한 그 하우징이 제2 피봇 베어링(38)을 통해 프레임(30)에 힌지되어 있는 반면에, 축방향으로 이동 가능한 그 작동 요소는 짧은 레버를 통해 제3 피봇 베어링(39)에 힌지되어 있다. 이런 제3 피봇 베어링(39)은 유지 장치(32)의 프레임 부분에 조정 가능하게 부착된다. 유지 장치(32) 상에서 제3 피봇 베어링(39)의 위치를 조정함으로써, 수평(16)에 대한 유지 장치(32)의 최대 경사각(α)이 조정될 수 있으며, 상기 최대 경사각은 액추에이터가 피봇 액추에이터(33)의 하우징으로부터 최대로 연장될 때 달성될 수 있다. 이를 위해, 피봇 액추에이터(33)의 작동 요소는 이중 화살표로 표시된 포지셔닝 방향(35)으로 이동된다.

베어링 블록(67)은 프레임형 유지 장치(32)에 부착되며, 이는 도 1의 설명에서 기어(28)를 통해 이미 언급된 구동축(58)에 연결된다. 상기 구동축(58)은 도시되지 않은 축 베어링에, 그리고 비회전 방식으로 그러나 분리 가능한 방식으로 전술한 클램핑 장치(34)의 클램핑 로드(68)에 연결된 기어로부터 이격된 그 단부에 회전 가능하게 장착된다. 기재된 바와 같이, 상기 클램핑 로드(68)는 2개의 클램핑 디스크(26, 27)를 통해 고정자(2)를 지지하므로, 상기 고정자(2)는 인덕터(6)가 배치되는 공간 내로 돌출하고, 또한 구동 모터(12)에 의해 회전되고, 피봇 액추에이터(33) 및 유지 장치(32)에 의해 수평(16)에 대해 경사각(α) 만큼 경사질 수 있다

할당된 전압원(23)을 구비한 인덕터(6)는 프레임형 유지 장치(32) 상에도 배치되므로, 상기 수평(16)에 대한 피봇 운동 중에도 피봇된다. 전압원(23) 및 전기적으로 연결된 인덕터(6)는, 액추에이터(13)에 의해 동축으로 또는 고정자(2)에 평행하게 축방향으로 이동 가능하도록, 유지 장치(32)에 배치된다. 그러나 적절한 연결 수단을 통해, 전압원(23)이 프레임(30)에 부착되고 또한 오직 인덕터(6)만 상기 액추에이터(13)의 작동 요소에 연결되는 구성을 제공하는 것도 가능하므로, 인덕터(6)는 그 자체로 축방향으로 이동 가능하도록 배치된다.

인덕터(6)는, 도 1과 관련하여 이미 상세히 기재된 바와 같이, 동축의 원통형 고정자(2)를 둘러싼다. 도 2에 도시된 실시예에서, 인덕터(6) 또한 고정자(2)보다 축방향으로 더 짧기 때문에, 이는 함침 장치(1)의 작동 중 액추에이터(13)에 의해 축방향으로 전후로 이동되므로, 고정자(2)의 모든 영역은 인덕터(6)의 교번 자기장에 교대로 노출된다. 이는 고정자(2)의 균일한 가열 및 원하는 트리클 온도 또는 경화 온도의 유지로 나타난다.

도 1의 설명에서 이미 기재된 트리클 장치(24)는, 유지 장치(32)가 경사졌을 때 수평(16)에 대해 피봇되도록, 유지 장치(32)에도 부착된다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 트리클 장치(24)는, 유지 장치(32)의 프레임 상에서 고정자(2)의 길이방향 축선(15)에 평행하게 조정 가능하도록 배치되는, 실질적으로 동일한 2개의 트리클 장치(24a, 24b)를 포함한다. 그 트리클 노즐(7a, 7b)은 고정자(2)의 2개의 축방향 단부를 향해 조정 가능하게 정렬되므로, 고정자(2)의 권선 헤드(17) 상으로의 합성수지-경화제 혼합물(5)의 트리클링은 그 2개의 축방향 단부에서 수행될 수 있다. 고정자(2)의 2개의 축방향 단부 중 어느 것에 합성수지-경화제 혼합물(5)이 공급될지는, 예를 들어 구동 모터로부터 이격된 고정자(2)의 자유 단부가 상기 수평(16)에 대해 하향을 지향하는지 또는 상향을 지향하는지에 따르며, 또는 달리 말하면 상기 경사각(α)이 포지티브인지 또는 네거티브인지에 따른다. 트리클 장치(24a, 24b)의 트리클 노즐(7a, 7b)은, 고정자(2)의 두 축방향 단부가 합성수지-경화제 혼합물(5)로 트리클링되도록 설정될 수도 있다. 2개의 트리클 노즐(7a, 7b)이 고정자(2)의 축방향 단부의 각각에 배치되고, 그 중 하나의 트리클 노즐이 반경방향(radially) 외측으로 지향되고, 다른 트리클 노즐이 권선(4)을 향해 반경방향 내측으로 지향되는 것도 가능하다.

도 3은 그 실질적으로 원통형 공동(69)에서 원통형 전자기 인덕터(6^*)가 그 길이방향 축선(15)에 동축으로 배치되어 있는, 도 1에 따른 고정자(2)를 통한 개략적 인 횡단면도를 도시하고 있다. 필요하다면, 상기 인덕터(6^*)는 축방향으로 전후로 이동될 수도 있으며, 또한 그 활성화와 관련하여 기재된 바와 같이 제어될 수 있다. 그 후, 고정자(2)의 모든 구성 요소의 가열이 이미 설명된 바와 같이 수행된다.

도 4는, 온도 증가 하에서 경화되는 합성수지 또는 합성수지-경화제 혼합물(5)에 의한 전기 기계의 고정자(2) 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 생산 설비(40)의 3차원 평면도를 도시하고 있다. 이런 생산 설비(40)는, 비-함침된 고정자(2) 또는 비-함침된 전기자를 저장하기 위한 입력 모듈(41), 청구항 1 내지 청구항 14 중 적어도 한 항의 특징을 갖는 함침 장치(1)를 구비한 함침 모듈(42), 함침된 고정자(2) 또는 전기자를 냉각 및 저장하기 위한 냉각 모듈(46), 냉각 및 함침된 고정자(2) 또는 전기자를 저장하기 위한 출력 모듈(48), 및 입력 모듈(41), 함침 모듈(42), 냉각 모듈(46), 및 출력 모듈(48) 사이로 각각의 고정자(2) 또는 전기자를 운송하기 위한 제1 로봇(자동 취급 장치)(50)을 포함한다. 이를 위해, 상기 제1 로봇(50)은 각각의 고정자(2) 또는 전기자를 제 위치에 유지하고, 이를 수평(16)에 대해 경사시키고, 이를 그 길이방향 축선에 대해 회전시키고, 이를 인덕터(6, 6^*)에 동축으로 평행하게 배치하고, 및 이를 정지형 또는 축방향으로 이동 가능한 인덕터(6, 6^*)에 대해 축방향으로 이동시키도록 설계된다.

생산 설비(40) 또는 제1 자동 취급 유닛(50)의 이런 설계에 의해, 상기 경사 가능한 프레임형 유지 장치(32), 피봇 액추에이터(33), 개별 구동 모터(12), 기어(28), 및 구동축(58)이 각각 필요하지는 않는데, 그 이유는 그 기능이 상기 제1 로봇(50)에 의해 제공될 수 있기 때문이다.

또한, 도 4에 도시된 실시예에서는, 크게 경화된 고정자(2) 또는 전기자가 최종적으로 완전한 경화를 위해 배치되는 별도의 경화 모듈(44)이 제공되며, 여기서 상기 제1 로봇(50)이 경화 모듈(44)을 채우고 비울 수 있다. 상기 경화 모듈(44)의 배치에 의해, 경화 공정의 말단을 향해 고정자(2) 또는 전기자에 존재하는 열은 함침 모듈(42)로부터 이격된 고정자(2) 또는 전기자가 완전히 경화되는 것을 허용하는 데 사용될 수 있는 반면에, 고정자(2) 또는 전기자는 이미 미세하게 냉각되어 있다. 따라서 상기 함침 모듈(42)은 이런 측정이 없는 경우보다 트리클링될 고정자(2) 또는 전기자에 더 빨리 재로딩될 수 있다.

수지-경화제 혼합물(5)이 고정자(2) 또는 전기자의 트리클 공정 및 후속의 온도 증가 후에 이미 겔화되었다면, 상기 트리클링된 고정자(2) 또는 전기자가 상기 경화 모듈(44)에 배치될 수도 있다. 이런 경우에, 상기 경화 모듈(44)에는 고정자(2) 및/또는 전기자를 위한 수용 장치가 설치되며, 그 위에 제1 로봇(50)이 이들을 플러깅할 수 있으므로, 실제 경화는 상기 경화 모듈(44)에서 발생한다. 이를 위해, 상기 경화 모듈(44)은 고정자(2) 또는 전기자를 경화 온도로 가열하기 위한 적어도 하나의 인덕터(70), 및 그 고정될 각각의 고정자(2) 또는 전기자를 위한 별도의 로터리 드라이브(71)를 포함한다. 이는 상기 고정자(2) 또는 전기자가 상기 측정이 없는 경우보다 훨씬 조기에 함침 모듈(42) 내에 저장되어 트리클링되는 것을 허용하므로, 단위 시간당 완성된 고정자 또는 전기자의 출력 속도가 더욱 증가될 수 있다.

도 4에 도시된 생산 설비(40)는 또한 합성수지 용기(10) 및 경화제 용기(11)가 저장될 수 있는 저장 모듈(49)을 포함하며, 이는 제2 로봇(54)에 의해 상기 저장 모듈(49)에 삽입되고 또한 상기 저장 모듈(49)로부터 제거될 수 있다. 또한, 열적으로 응력을 받거나 또는 이물질로 오염된 생산 설비(40)의 모듈(42, 44, 46, 49)은, 배기 덕트(52)를 포함한다는 것을 알 수 있다.

도시된 바와 같이, 생산 설비(40)의 모듈(41, 42, 44, 46, 48, 49)은 캐비넷 또는 캐빈(cabin)으로서 설계되는 것이 유리하다. 예를 들어 함침 모듈(42)을 사용하면, 이들은 각각의 모듈을 채우고 비우기 위한 입구 개구(43)를 갖는다. 경화 모듈(44) 및 냉각 모듈(46)은, 고정자(2) 또는 전기자가 일시적으로 저장될 수 있는 랙(rack)(45, 47)을 갖는 것을 알 수 있다. 장벽(barrier wall)(53)은 생산 설비(40)를 캡슐화된 생산 섬(production island)으로서 형성하도록 배치되며, 이는 적어도 사람(51)이 무단 접근하는 것을 더욱 어렵게 한다.

전기 기계의 고정자(2) 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 제시된 함침 장치(1)는, 고정자(2) 또는 전기자의 간단한 제어능력 및 빠르고 균일한 가열을 특징으로 한다. 알려진 함침 장치에 비해, 상기 함침 장치는 예를 들어 단열재와 같은 열적으로 덜 안정한 구성 요소가 그 의도된 용도에서 과열로 인해 연소되거나 또는 적어도 손상될 위험 없이, 고정자(2) 또는 전기자의 모든 구성 요소가 실질적으로 동시에 가열될 수 있게 한다. 또한, 고정자(2) 또는 전기자의 유도 가열은, 가열로에서의 가열보다 그 높은 열 효율로 인해 또는 고정자(2) 또는 전기자의 권선의 권선을 통과하는 전기 가열 전류에 의해 훨씬 더 에너지 효율적인데, 그 이유는 후자의 경우에는 고정자(2) 또는 전기자를 가열하는 데 권선들만 사용되는 반면에, 고정자(2) 또는 전기자의 유도 가열에서는 모든 전기 전도성 구성 요소들이 동시에 가열되기 때문이다. 마지막으로, 본 발명에 따른 함침 장치(1)를 사용하였을 때, 권취 와이어 중 그 어느 것도 전기 전압원에 연결될 필요가 없으며 또한 가열 전류가 공급될 필요가 없으므로, 서두에 기재된 알려진 가열 전류 장치에 비해 함침 장치(1)에서의 장착 공정이 상당히 감소된다. 대체로, 언급된 장점은 생산 시간의 상단한 감소로 나타나며, 이에 따라 제조 비용도 절감시킨다.

제시된 생산 설비(40)는 또한 고정자(2) 또는 전기자의 완전 자동 함침을 가능하게 한다. 상기 제1 로봇(50)이 그 취급 아암 상에 구동 가능한 구동축, 및 상기 고정자(2) 또는 전기자를 유지하기 위해 상기 구동축에 연결된 클램핑 장치(34)를 갖는다면, 함침된 고정자(2) 또는 전기자를 상기 취급 아암으로부터의 완전한 해제뿐만 아니라 고정자(2) 또는 전기자의 파지 및 클램핑이, 완전히 자동으로 수행될 수 있다.

1: 함침 장치
2: 고정자
3: 고정자의 프레임
4: 고정자의 권선, 고정자 권선
5: 합성수지, 합성수지-경화제 혼합물
6: 인덕터(제1 축방향 단부 위치의)
6': 인덕터(제2 축방향 단부 위치의)
6^*: 중공의 원통형 인덕터(고정자 캐비티에 위치된)
7: 트리클 노즐
7a: 제1 트리클 노즐
7b: 제2 트리클 노즐
8: 펌프
9: 혼합 용기
10: 합성수지 용기
11: 경화제 용기
12: 구동 모터
13: 축방향 변위를 위한 액추에이터
14: 온도 센서
15: 고정자의 길이방향 축선
16: 수평
17: 고정자의 권선 헤드
18: 인덕터의 이동 방향
19: 컨트롤 유닛
20: 튜브
21: 제1 전원 케이블
22: 제2 전원 케이블
23: 전압원; 주파수 변환기
24: 트리클 장치
24a: 제1 트리클 장치
24b: 제2 트리클 장치
25: 고정자의 피봇 운동
26: 제1 반경방향 세그먼트형 클램핑 디스크
27: 제2 반경방향 세그먼트형 클램핑 디스크
28: 기어
29: 모터 축
30: 프레임
31: 유지 장치의 수평 피봇 축선
32: 유지 장치
33: 피봇 액추에이터, 액추에이터-하우징 배치
34: 클램핑 장치
35: 피봇 장치의 포지셔닝 방향
36: 유지 장치의 피봇 방향
37: 제1 피봇 베어링
38: 제2 피봇 베어링
39: 제3 피봇 베어링
40: 트리클 함침을 위한 생산 설비
41: 입력 모듈
42: 함침 모듈
43: 함침 모듈의 입구 개구
44: 경화 모듈
46: 경화 모듈의 랙
46: 냉각 모듈
47: 냉각 모듈의 랙
48: 출력 모듈
49: 저장 모듈
50: 제1 로봇
51: 사람
52: 배기 덕트
53: 장벽
54: 제2 로봇
56: 제1 밸브
57: 제2 밸브
58: 구동축
59: 나사 너트
60: 센서 케이블
61: 제1 제어 케이블
62: 제2 제어 케이블
63: 제3 제어 케이블
64: 제4 제어 케이블
65: 제5 제어 케이블
66: 제6 제어 케이블
67: 베어링 블록
68: 클램핑 로드
69: 고정자의 캐비티
70: 경화 모듈의 인덕터
71: 경화 모듈의 로터리 드라이브
A: 제1 축방향 위치
B: 제2 축방향 위치
α: 경사각

Claims (19)

1. 온도 상승 하에서 경화되는 합성수지(5)에 의해 전기 기계의 고정자(2) 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 함침 장치(1)로서,
   - 수평(16)에 대해 수직으로 경사될 수 있고, 또한 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자를 위한 로터리 드라이브로서 구동 모터(12)가 부착되는 유지 장치(32),
   - 상기 구동 모터(12)에 작동 가능하게 연결되는 구동축(58),
   - 상기 구동축(58)에 비회전(non-rotatable) 방식으로 연결되고, 또한 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자를 상기 구동축(58)에 분리 가능하게 연결할 수 있는 클램핑 장치(34),
   - 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 권선(4)의 적어도 하나의 축방향 단부 상에 합성수지(5)를 도포할 수 있는 트리클 장치(24; 24a, 24b),
   - 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 상기 권선(4)을 트리클 온도로 또한 경화 온도로 가열할 수 있는 가열 장치를 포함하는, 함침 장치에 있어서,
   상기 가열 장치는 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 배치되는 전자기 인덕터(6, 6^*)를 포함하며,
   상기 인덕터(6, 6^*)는 주파수 변환기로서 작동하는 전압원(23)에 전기적으로 연결되며,
   상기 인덕터(6, 6^*) 및 그 전압원(23)은, 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 길이방향 축선(15)에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 이동될 수 있도록, 상기 유지 장치(32) 상에 상기 인덕터(6, 6^*)를 배치할 수 있는, 또한 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 상기 길이방향 축선(15)에 평행하게 이동될 수 있도록, 상기 유지 장치(32) 상에 상기 전압원(23)을 배치할 수 있는, 액추에이터(13)의 작동 요소에 연결되는 것을 특징으로 하는, 함침 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 인덕터(6, 6^*)는 그 축방향 길이의 일부분에 대해서만 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 인덕터(6, 6^*)는 그 전체 축방향 길이에 걸쳐 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인덕터(6)는 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자 위에 반경방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인덕터(6^*)는 상기 고정자(2)의 내부에 반경방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   - 프레임(30),
   - 수평 피봇 축선(31)에 대해 경사질 수 있도록 제1 피봇 베어링(37)에 의해 상기 프레임(30) 상에 배치되는 유지 장치(32),
   - 상기 프레임(30)에 대해 상기 제1 피봇 베어링(37) 상에 상기 유지 장치(32)를 피봇하기 위한 피봇 액추에이터(33),
   - 상기 유지 장치(32)에 부착되는 구동 모터(12),
   - 상기 구동 모터(12)에 작동 가능하게 연결되는 구동축(58),
   - 상기 구동축(58)에 비회전적(non-rotatably)으로 연결되고 또한 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자를 상기 구동축(58)에 분리 가능하게 연결할 수 있는 클램핑 장치(34)로서, 상기 클램핑 장치(34)의 적어도 하나의 구성 요소가 상기 고정자(2) 상에서 반경방향 내측으로 또는 상기 전기자 상에서 반경방향 외측으로 맞물리는, 클램핑 장치(34),
   - 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자 및 상기 클램핑 장치(34)에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 배치되는 전자기 인덕터(6, 6^*)를 포함하는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 클램핑 장치(34)는 반경 방향 내측에서 상기 고정자(2)를 축방향으로 관통하는 적어도 하나의 클램핑 로드(68)를 포함하며, 상기 클램핑 로드(68)는 상기 고정자(2)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 클램핑 로드(68)는 그 축방향 단부에서 적어도 2개의 클램핑 조오에 또는 적어도 2개의 반경방향 세그먼트형 클램핑 디스크(26, 27)에 연결되며, 이들 클램핑 조오 또는 클램핑 디스크(26, 27)는 상기 고정자(2)의 프레임(3)의 축방향 단부에서 반경방향 내측으로 인접하도록 각각 배치되고, 상기 2개의 클램핑 조오 또는 클램핑 디스크(26, 27)는 상기 클램핑 로드(68)에 의해 상기 고정자(2)에 대해 클램핑될 수 있으므로, 상기 클램핑 조오 또는 클램핑 디스크가 상기 클램핑 로드(68)에 고정되는 것을 특징으로 하는 함침장치.
9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전압원(23)은 상기 인덕터(6, 6^*)처럼 상기 경사 가능한 상기 유지 장치(32) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인덕터(6, 6^*)는, 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 길이방향 축선(15)에 동축으로 또는 축방향으로 평행하게 이동될 수 있도록, 상기 유지 장치(32) 상에 상기 인덕터(6, 6^*)를 배치할 수 있는 액추에이터(13)의 작동 요소에 연결되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    합성수지를 위한 용기(10), 경화제를 위한 용기(11), 혼합 용기(9), 이들 용기(9, 10, 11) 사이의 파이프에 배치되는 차단 밸브(54, 55), 및 펌프(8)를 포함하는 트리클 장치(24)가 제공되며, 상기 펌프(8)는 공급 파이프를 통해 상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 상기 권선(4) 상으로 상기 합성수지(5)를 트리클링할 수 있는 적어도 하나의 트리클 노즐(7, 7a, 7b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 고정자(2) 또는 상기 전기자의 외부 온도를 비접촉식으로 측정할 수 있는 온도 센서(14)가 제공되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    센서 케이블(60)을 통해 상기 온도 센서(14)에 연결되고, 또한 제어 케이블(61, 62, 63, 64, 65, 66)을 통해 상기 구동 모터(12), 상기 액추에이터(13), 상기 합성수지 및 상기 경화제를 위한 상기 용기(10, 11)와 상기 혼합 용기(9) 사이의 상기 차단 밸브(54, 55), 합성수지-경화제 혼합물을 분배하기 위한 상기 펌프(8), 및 상기 인덕터(6, 6^*)를 위한 상기 전압원(23)에 연결되는 제어 유닛(19)이 제공되는 것을 특징으로 하는 함침 장치.
14. 온도 증가 하에서 경화되는 합성수지(5)에 의해 전기 기계의 고정자(2) 또는 전기자의 트리클 함침을 위한 생산 설비(40)로서,
    - 비-함침된 고정자(2) 또는 비-함침된 전기자를 저장하기 위한 입력 모듈(41),
    - 고정자(2) 또는 상기 전기자의 트리클 함침을 위해 청구항 1 내지 청구항 3 중 적어도 한 항의 특징을 구비한 전자기 인덕터(6, 6^*)를 포함하는 함침 장치(1)를 구비하는 함침 모듈(42),
    - 함침된 고정자(2) 또는 전기자를 냉각 및 저장하기 위한 냉각 모듈(46),
    - 냉각 및 함침된 고정자(2) 또는 전기자를 저장하기 위한 출력 모듈(48), 및
    - 상기 입력 모듈(41), 상기 함침 모듈(42), 상기 냉각 모듈(46), 및 상기 출력 모듈(48) 사이로 상기 각각의 고정자(2) 또는 전기자를 운송하기 위한 제1 로봇(50)을 포함하며,
    - 상기 제1 로봇(50)은 상기 각각의 고정자(2) 또는 상기 전기자를 유지하고, 이를 수평(16)에 대해 경사시키고, 이를 그 길이방향 축선(15)에 대해 회전시키고, 이를 중공의 원통형 또는 코일형 인덕터(6, 6^*)와 동축으로 배치하고, 및 이를 정지형 또는 축방향으로 이동 가능한 인덕터(6, 6^*)에 대해 축방향으로 이동시키도록 적용되는, 생산 설비.
15. 청구항 14에 있어서,
    완전한 경화를 위해 고정자(2) 또는 전기자가 배치되는 경화 모듈(44)이 제공되며, 상기 제1 로봇(50)은 상기 경화 모듈(44)을 채우고 비울 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 생산 설비.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 경화 모듈(44)은 완전한 경화를 위해 상기 경화 모듈(44)에 저장된 고정자(2) 또는 전기자를 가열할 수 있는 자체 인덕터(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 설비.
17. 청구항 15에 있어서,
    상기 경화 모듈(44)은, 그 저장될 각각의 고정자(2) 또는 전기자를 위해, 그 경화 중 상기 각각의 고정자(2) 또는 전기자를 그 길이방향 축선에 대해 회전시킬 수 있는 별도의 로터리 드라이브(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 설비.
18. 청구항 15에 있어서,
    합성수지를 위한 용기(10) 및 경화제를 위한 용기(11)가 저장될 수 있는 저장 모듈(49)이 제공되며, 상기 저장 모듈(49)은 상기 제1 로봇(50)에 의해 또는 제2 로봇(54)에 의해 채워지고 비워질 수 있는 것을 특징으로 하는 생산 설비.
    
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