KR20010015541A - 전기 모터용 회전자 및 회전자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

전기 모터용 종래의 회전자에 있어서, 회전자 권선 와이어는 진동 부하(vibration load)로 인해 끊어질 수 있다는 위험이 있다. 본 발명에 따른 전기 모터용 회전자(1)는 정류자(7), 회전자 축(9)에 고정된 회전자 본체(4)에 수납되는 회전자 권선(13)을 구비한 회전자 축(9)을 갖는다. 상기 정류자(7)는 둘레 방향으로 절연 갭을 가지고 병렬로 연장하는 정류자 세그먼트(16)를 가지며, 이것은 회전자 권선(13)의 접속 와이어(20)와의 접속을 위한 접속 단자(18)를 가지며, 이 경우 정류자(7)와 회전자 본체(4) 사이의 영역에서 부가적인 후프 와인딩(22)이 상기 접속 와이어(20) 주위로 상기 와이어(20)의 고정 또는 안정화를 위해 실시된다. 본 발명에 따른 회전자는 차량 제조시에 이용되는 전기 모터를 위해 고안되었다.

Description

전기 모터용 회전자 및 회전자의 제조 방법{Rotor for an electrical motor and method for producing the same}

정류자 또는 컬렉터 장치(commutator- or collector machine)용 회전자(rotor)에 있어서 회전자 권선(rotor winding) 또는 앵커 권선의 개개의 절연된 권선 와이어는 적층된 전동자용 연철판(lamination)으로서 형성된 회전자 본체의 둘레에 오프셋(offset) 형태로 배치된 축방향 홈에 삽입되어 있으며, 개개의 권선 코일로서 감긴 권선 와이어의 정면은 소위 권선 헤드(winding head)로서 상기 회전자 본체의 양 정면쪽에서 돌출해 있다. 권선 코일로의 개개의 부품의 와이어(wire)는 각각의 정류자 세그먼트에 형성된 접속 단자(lug)에 여러 가지 와인딩 기술로 연결되고 여기서 이 접속 단자를 감고 예를 들어 초음파 용접법을 이용하여 접속 단자를 굽혀 고정되고 전기 접촉이 이루어진다. WO 90/04864 호에는 소위 후크 정류자(hook commutator) 및 이 정류자 후크에 권선 와이어를 고정할 때 소위 후킹(hooking) 기술을 실시하는 실시예가 기술되어 있다.

작동 중에 그리고 특히 회전자에 일반적으로 요구되는 엄격한 진동 테스트(vibration test) 시에 어떠한 진동으로 인한 파손도 회전자 권선에서 발생하지 않도록, 접속 단자와 회전자 본체 사이의 영역에 상기 접속 와이어의 고정 또는 안정화를 위한 추가 조치를 필요로 하게 된다. 정류자 세그먼트 각각의 접속 단자로 이어지는 권선 코일의 개개의 접속 와이어는 하기에서 스위칭 와이어로서 표기된다. DE 26 20 917 A1 호에는 이 스위칭 와이어의 고정 또는 안정화를 위한 추가 조치로서 권선 자유단 둘레 전체에 걸쳐 다수의 흡수성 섬유(absorbent fiber) 또는 밴드를 배열하는 것이 공지되어 있다. 그러나 이런 종류의 어떤 것은 제조 기술 특히 회전자의 대량 생산 시에 상당한 비용을 야기시킨다.

본 발명은 제 1 항 내지 제 6 항의 전제부에 따르는 전기 모터용 회전자 및 이 회전자의 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 회전자의 개략도.

제 1 항 또는 제 6 항의 특징들을 가지는 회전자의 제조를 위한 본 발명에 따른 회전자 또는 본 발명에 따른 방법이 상기에 대해 가지는 장점은 회전자 권선의 종래의 표준 방법이 사용될 수 있어, 특별한 적용 또는 추가적인 부재들이 요구되지 않아, 이 스위칭 와이어의 안정성을 높이므로, 작동 시에 특히 진동 테스트 시에 어떠한 진동으로 인한 파손도 더 이상 나타나지 않는다는 것이다. 특히 유리한 것은 본 발명에 따른 회전자는 큰 회전수에 적합하다는 것이다.

종속 항에 서술된 조치들을 통해 제 1 항에 제공된 회전자 및 제 6 항에 제공된 방법의 유리한 그 외의 형성 및 개선이 가능하다.

본 발명의 실시예는 도면에 간단하게 도시되어 있으며 실시예에서 상술된다.

도면에 사시도로 도시된 전기 모터용 앵커 또는 회전자(1; rotor)는 적층형 전동자용 연철판(laminated sheet packet)으로 이루어진 회전자 본체(4)와 컬렉터 또는 정류자(7)를 갖는다. 상기 회전자 본체(4) 및 정류자(7) 둘은 공통의 회전자 축(9)에 고정적으로 구비되어 있다. 이 회전자 본체(4)는 그 둘레에 배분되어 배열된 축방향 홈(11)을 가지며, 이 안으로 회전자 권선(13; rotor winding)이 감겨있다. 이 회전자 권선(13)의 절연된 개별 회전자 권선 와이어(14)는 이 경우 다수의 위치에서 축방향 홈(11)에 삽입되고, 접속 단자(18)를 거쳐 상기 정류자(7)의 정류자 세그먼트(16; commutator segment) 각각과 도전성으로 연결되어 있는 각각의 코일을 형성한다. 상기 정류자 세그먼트(16)는 일반적으로 도면에 자세히 도시되지는 않았지만 상기 회전자 축(9)에 고정된, 절연 갭을 중간에 가지는, 절연체의 둘레에 병렬로 배치되어 이 절연체의 축방향 길이 전체에 걸쳐 연장한다.

상기 정류자(7)에 회전자 권선(13)을 전기적으로 접속하기 위해 상기 정류자 세그먼트(16) 각각은 바람직하게는 일체로 형성된 접속 단자(정류자 후크(commutator hook)라고도 함)를 가지고 있다. 상기 접속 단자(18)들은 정류자 세그먼트(16)의 정면 쪽에서부터 상기 회전자 본체(4)로 회전하여 감겨지고 정류자 세그먼트(16) 바깥 방향으로 구부려지므로, 상기 접속 단자(18) 각각은 정류자 세그먼트(16)와 함께 작은 예각을 형성한다. 상기 회전자 권선(13)의 코일 각각으로부터 접속 단자(18)로 이어지는 회전자 권선(13)의 접속 와이어(소위 스위칭 컨덕터(20; switching conductor)라고도 함)는 여러 가지 후킹(hooking) 기술로 상기 접속 단자(18)로 이어진다. 이 경우 코일 패킷(packet)으로 형성된 권선 코일들은 소위 권선 헤드(17; winding head)를 가지며 상기 정류자(7)를 향한 회전자 본체(4)의 정면(15)의 약간 위로 나와 있다. 후킹 기술로서 예를 들면 후킹 어라운드 테크닉(hooking around technic)이 거론되며, 이 경우 스위칭 컨덕터(20) 각각은 상기 회전자 본체(4)의 축방향 홈(11)으로부터 나와 각각의 권선 코일의 권선 코일 중앙과 마주하는 접속 단자(18)로 이어지는 것이 아니라, 360도 이하인 소정의 각도만큼 둘레 방향으로 이동된 접속 단자(18)로 이어진다. 그러나 사이드 후킹 와인딩 테크닉(side hooking winding technic= direct switching)을 이용할 수도 있으며, 이 경우 상기 스위칭 와이어(20)는 회전자 본체(4)의 축방향 홈(11)에서 나와 항상 권선 코일 중앙을 마주하는 접속 단자(18) 쪽으로 이어지며, 이 때 둘레 방향으로 각도 간격이 존재할 필요는 없다. 상기 접속 단자(18)로의 상기 스위칭 와이어(20)의 접촉 및 고정을 위해 스위칭 와이어가 한 번 또는 여러 번 상기 접속 단자(18) 둘레에 감기고 종래의 접속 방법, 예를 들어 초음파 용접법을 통해, 기계적 및 전기적으로 상기 접속 단자(18)에 고정된다. 상기 회전자 권선 와이어(14)를 가지는 회전자 권선(13)은 단일의 와이어로 상기 회전자 본체(4)를 감아 만들어질 수 있다. 그러나 소위 H-권선인 2 개의 와이어를 함께 감아 회전자 권선(13)을 만들 수 있으므로, 예를 들어 2 개의 스위칭 와이어(20) 단부는 나머지 접속 단자(18)로 이어지고 고정적으로 연결된다.

권선 헤드(17)를 가지는 회전자 본체(4)와 상기 접속 단자(18) 사이의 영역에 연장하는 스위칭 와이어(20)는 제 위치에 고정되어야 하므로, 작동 시 그리고 특히 차량 조립 시에 내장되는 전기 모터에 대해 요구되는 엄격한 진동 테스트(vibration test) 시에 회전자 권선(13)에서 어떠한 파손도 발생해서는 안된다. 그 밖에 회전자(1)의 회전수가 높은 경우 원심력을 고정(fixing)시키므로써 저지 작용이 이루어져야 한다. 상기 스위칭 와이어(20)를 고정하기 위해 본 발명에 따라 아직 접속되지 않은 채로 여전히 남아 있는 접속 단자(18)를 마지막으로 후킹하기 전에 상기 회전자 본체(4) 위로 약간 돌출하는 권선 헤드(17)와 정류자(7) 사이의 영역에 있는 접속 단자(18)를 위한 스위칭 와이어(20)는 한 번 이상 이미 이 접속 단자(18)로 이어진 스위칭 와이어(20) 둘레로 유도되고, 이어서 마지막으로 남는 접속 단자(18)가 후킹된다. 이들 스위칭 와이어(20)의 추가적인 후프 와인딩(22; hoop winding)은 한 번 이상 상기 회전자 축(9) 둘레에 제공되므로, 이들 추가적인 후프 와인딩은 360도 이상을 가지고 회전자 축(9)의 둘레 방향으로 상기 스위칭 와이어(20)에 인접하여 회전한다. 바람직하게는 상기 스위칭 와이어(20)의 이 부가적인 후프 와인딩(22)은 여러 번 상기 회전자 축(9) 둘레로 실시, 예를 들어 3 번 내지 5 번 실시될 수 있는 것이 바람직하다.

상기 스위칭 와이어(20)의 부가적인 후프 와인딩은 하나의 권선 또는 2 개의 권선으로도 이용될 수 있다. 상기 회전자 권선 와이어(14)는 종래와 같이 절연층을 갖는다. 부가하여 이 절연층은 소위 베이킹 페인트(baking paint)로 피복될 수 있으며, 이것은 상기 와이어(14, 20, 22)로 전류가 흐를 때 가열로 인해 개개의 와이어(14, 20, 22)를 함께 베이킹(baking)시킨다. 상기 와이어(14, 20, 22)로의 전류 공급이 상기 스위칭 와이어(20)의 부가적인 후프 와인딩(22) 뒤에 제공되어, 상기 스위칭 와이어(20)의 그 후의 경화가 베이킹 페인트를 이용한 베이킹을 통해 이루어진다. 상기 베이킹은 나중에 가열되는 경우에도 안정적으로 상기 와이어(14, 20, 22)의 고정적인 연결을 유지하는 상기 베이킹 페인트의 비가역성 경화 공정이다. 본 발명에 따른 상기 스위칭 와이어(20)의 부가적인 후프 와인딩은 바람직하게는 접속 단자(18)의 후킹 어라운드 권선을 가지는 정류자(7)의 경우에 사용될 수 있다. 그러나 이 접속 단자의 소위 사이드 후킹 와인딩 기술(다이렉트 스위칭)과 본 발명에 따른 상기 스위칭 와이어(20)의 부가적인 후프 와인딩의 조합 역시 고려할 수 있다. 이 경우 특히 유리한 것은 종래의 와인딩 장치 및 베이킹 장치를 약간의 변경만으로 사용할 수 있으며, 추가의 부재가 필요하지 않다는 것이다.

또한 고려할 점은, 모든 접속 단자들(18)을 후킹한 후에 비로소 부가적인 후프 와인딩(22)이 실시되므로, 이 경우에 구비된 와이어는 단일 권선의 경우에 접속 단자(18)와의 접속되지 않는 와이어 자유단을 갖는다. 2 개의 권선의 경우에는 그에 상응하게 2개의 와이어 자유단이 생긴다. 상기 스위칭 와이어(20)의 베이킹은 회전자(1)에 대한 외부 열 공급을 통해 적어도 부가적인 후프 와인딩(22)의 영역에서 실시될 수 있다.

Claims (12)

1. 회전자 축에 고정된 회전자 본체 안에 수납된 회전자 권선(rotor winding)을 가지는 회전자 축과, 이 회전자 권선의 접속 와이어와의 접속을 위해 접속 단자를 갖는 절연 갭을 가지고 둘레 방향으로 병렬되어 있는 정류자 세그먼트(commutator segment)를 가지는 정류자를 구비한 전기 모터용 회전자에 있어서,

   정류자(7)와 회전자 본체(4) 사이의 영역에서 상기 접속 와이어(20)의 둘레에 부가적인 후프 와인딩(22; hoop winding)이 실시되는 것을 특징으로 하는 회전자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전자 권선(13)의 회전자 권선 와이어(14)가 부가적인 후프 와인딩(22)을 형성하는 것을 특징으로 하는 회전자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부가적인 후프 와인딩(22)은 여러 번 실시될 수 있는 것을 특징으로 하는 회전자.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 부가적인 후프 와인딩(22)은 3 번 내지 5 번 실시될 수 있는 것을 특징으로 하는 회전자.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 부가적인 후프 와인딩(22)은 정류자(7)의 마지막에 남아있는 접속 단자(18)의 후킹(hooking) 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전자.
6. 제 1 항의 전제부에 따른 회전자의 제조 방법에 있어서, 정류자(7)와 회전자 본체(4) 사이의 영역에 부가의 후프 와인딩(22)이 접속 와이어(20) 둘레에 실시되고, 그 후 적어도 상기 부가적인 후프 와인딩(22)의 영역이 가열되어, 상기 와이어(14, 20, 22)를 피복하는 베이킹 페인트(baking paint)의 베이킹이 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 회전자 권선(13)의 회전자 권선 와이어(14)가 상기 부가적인 후프 와인딩(22)을 형성하는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 적어도 상기 부가적인 후프 와인딩(22)의 영역을 가열하기 위해 전류가 상기 와이어(14, 20, 22)를 통해 전도되는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 부가적인 후프 와인딩(22)은 여러 번 실시되는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 부가적인 후프 와인딩(22)은 3 번 내지 5 번 실시되는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
11. 제 6 항에 있어서, 상기 부가적인 후프 와인딩(22)은 상기 정류자(7)의 마지막에 남아있는 접속 단자(18)의 후킹 전에 실시되는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
12. 제 6 항 또는 제 11 항에 있어서, 적어도 상기 부가적인 후프 와인딩(22)의 영역을 가열하기 위해 열이 외부로부터 회전자(1)에 제공되는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.