KR20070058490A - Rotor armature of an electric starter motor with partial impregnation and motor vehicle starter comprising one such armature - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반 개방형 노치(semi-open notch), 집전기, 시동기 헤드로 자기 회로를 지지하는 회전하는 출력 샤프트를 구비하는 회전자와, 시동기 헤드 측에 위치한 전방 리딩 아웃 와이어(leading out wire) 및 집전기 측에 배치된 후방 리딩 아웃 와이어를 구성하기 위해 자기 회로의 각 측부로 돌출되고 반 개방형 노치에 수용된 컨덕터를 구비하는 회전자의 권선을 포함하는 전기 시동기 모터의 회전 전기자에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor having a semi-open notch, a current collector, a rotating output shaft supporting a magnetic circuit with a starter head, a leading out wire located on the starter head side; A rotating armature of an electric starter motor comprising a winding of a rotor having conductors projected to each side of a magnetic circuit and housed in a semi-opened notch to construct a rear leading out wire disposed on the current collector side.
공지된 기술에 의하면, 특히 모터 차량의 내연기관의 시동기를 위한 회전 전기 기계의 전기자의 권선에 속하는 컨덕터 와이어들은 금속 박판의 다발로 구성되는 자기 회로의 노치 내에 금속 박판의 다발의 전후 단부 및 노치 내의 와이어 및 하우징 간의 접착을 발생하는 함침(impregnation) 래커(lacquer)에 의해 고정된다.According to the known technique, the conductor wires belonging to the windings of the armature of the rotating electric machine, in particular for the starter of the internal combustion engine of the motor vehicle, are in the notch and front end of the bundle of metal sheets in the notch of the magnetic circuit consisting of the bundle of metal sheets. It is fixed by an impregnation lacquer that causes adhesion between the wire and the housing.
EP-A-881747 문서는 함침 작동 동안 노치에 수용된 컨덕터 부분이 영향받을 때 고정되어서 원심력에 의해 영향받지 않는 교류기 고정자를 언급한다. 함침제는 노치의 총 축 방향 길이를 점유하며, 절연된 층은 노치 내의 컨덕터에서보다는 리딩 아웃 와이어에서 덜 두껍다.The document EP-A-881747 refers to an alternator stator that is fixed when the conductor part housed in the notch is affected during the impregnation operation and is not affected by centrifugal forces. The impregnant occupies the total axial length of the notch, and the insulated layer is less thick in the leading out wire than in the conductors in the notch.
시동기 헤드 측의 전방 및/또는 집전기 측의 후방 리딩 아웃 와이어에서 유리 섬유의 후프(hoop)를 사용하거나, FR-A-2721769 문서에서 설명된 바와 같이, 컨덕터를 고정하기 위해 노치의 입구를 크림핑(crimping)하는 추가의 다른 고정 수단이 가끔 노치 내의 와이어의 기계적 강도를 보강하기 위해 사용된다.Use a hoop of fiberglass on the front and / or rear leading-out wire on the collector side on the starter head side, or as described in document FR-A-2721769, cream the inlet of the notch to secure the conductor. Further other fastening means of crimping are sometimes used to reinforce the mechanical strength of the wires in the notches.
함침 래커를 집어넣는 수단은 극히 제한적이며, 래커의 비용, 함침 기계 및 가열 오븐에 공급되는 전기적 에너지, 복잡한 유지 운영 등 고가의 비용이 든다는 것과, 전방 리딩 아웃 와이어에서, 래커는 구리 도선의 주위에 일종의 장애물을 생성하여 거칠기를 부드럽게 하고 틈새를 막아서 와이어 및 주변 공기간의 열 교환 표면을 감소시켜 과도한 가열의 위험성으로 시동기의 내열성을 약화시킨다는 두가지 문제점이 나타난다.The means of inserting the impregnating lacquer are extremely limited and there are expensive costs of lacquer, electrical energy supplied to the impregnation machine and heating oven, complex maintenance operations, and in the front leading-out wire, the lacquer is placed around the copper conductor Two problems arise: creating a kind of obstacle to soften the roughness and blocking the gap to reduce the heat exchange surface between the wire and the surrounding air, thereby weakening the heat resistance of the starter with the risk of excessive heating.
본 발명의 목적은 특히 내부 기어박스가 없고 이러한 결점을 보완하는 전기적 시동 모터의 회전 전기자를 제안하는 것이다.It is an object of the present invention, in particular, to propose a rotating armature of an electric starting motor which does not have an internal gearbox and compensates for this drawback.
본 발명에 의한 전기 시동기 모터의 회전 전기자는 전방 리딩 아웃 와이어를 함침되지 않게 하여 그 열교환 표면을 증가시키기 위해 회전자의 권선이 컨덕터 단부 납땜 영역 내의 후방 리딩 아웃 와이어로부터 집전기의 블레이드까지 연장되는 소정의 축 방향 길이를 따라 자기 회로의 중간지점의 거리까지 함침제로 부분적 함침된 것을 특징으로 한다. 축 방향 권선 함침 길이는 자기 회로의 총 길이 보다 짧다.The rotating armature of the electric starter motor according to the present invention has a predetermined length in which the winding of the rotor extends from the rear leading out wire in the conductor end soldering area to the blade of the current collector so as not to impregnate the front leading out wire and increase its heat exchange surface. It is characterized in that it is partially impregnated with the impregnant up to the distance of the middle point of the magnetic circuit along the axial length of the. The axial winding impregnation length is shorter than the total length of the magnetic circuit.
함침제는 일반적으로 집전기 측의 전기자 후방부에만 퇴적되는 래커로 구성된다. 시동기 헤드 측의 전방 리딩 아웃 와이어 상에 퇴적되는 래커가 없다면 이 영역의 주변공기의 요동을 증가시키고, 가열실험에서 함침된 리딩 아웃 와이어에서 보다 전력의 현저한 손실이 덜 나타난다. 그러므로 시동기의 열적 저항성이 개선된다. 또다른 장점은 전기자의 회전 동안에 원심력의 저항을 감소시키지 않더라도 래커를 절약할 수 있다는 것이다.The impregnation agent generally consists of a lacquer which is deposited only on the armature rear portion on the collector side. Lack of lacquer deposited on the front leading-out wire on the starter head side increases the fluctuations of the ambient air in this area and results in less significant loss of power than in the leading-out wire impregnated in the heating experiment. Therefore, the thermal resistance of the starter is improved. Another advantage is that the lacquer can be saved without reducing the resistance of the centrifugal force during the armature rotation.
바람직한 실시예에서는 함침이 정지되는 중간지점이 자기 회로를 구성하는 금속 박판의 다발의 축 방향 길이의 1/2과 2/3 사이에 위치한다. 컨덕터는 노치의 입구를 좁게 하기 위해 자기 회로를 크림핑하여 작동되는 고정 수단에 의해 노치 내에 유지된다.In a preferred embodiment, the intermediate point at which the impregnation is stopped is located between one half and two thirds of the axial length of the bundle of metal sheets constituting the magnetic circuit. The conductor is held in the notch by fastening means actuated by crimping the magnetic circuit to narrow the inlet of the notch.
고정수단은 자기 회로의 적어도 하나 이상의 래칭(latching) 지점에서 노즈부를 크림핑하여 구성되고, 집전기 측의 자기 회로 전후방 단부가 함침된 후방 리딩 아웃 와이어보다 함침되지 않은 전방 리딩 아웃 와이어에 더 가까운 중간 고정지점으로부터 축 방향 거리만큼 분리되며, 회전 전기자를 보호하기 위해 커버에 지지되고, 진동을 여과하기 위해 브러쉬 하우징을 폐쇄하는 탄성 와셔가 제공되는 본 발명의 다른 기술적 특징이 단독 또는 조합으로 사용될 수 있다.The fastening means is constructed by crimping the nose at at least one or more latching points of the magnetic circuit, the intermediate front and rear ends of the magnetic circuit on the collector side being closer to the unimpeded front leading out wire than the impregnated rear leading out wire. Other technical features of the invention may be used alone or in combination, provided with an elastic washer separated by an axial distance from the fixation point, supported by a cover to protect the rotating armature, and closing the brush housing to filter vibrations. .
도 1은 본 발명에 의한 전기자 회전자를 구비한 시동기의 축 방향 단면도,1 is an axial sectional view of a starter having an armature rotor according to the present invention,
도 2는 노치에서 전도성 와이어의 기계적 강화를 위한 금속 박판의 래칭의 분포를 도시하는 도 1의 전기자 회전자의 축 방향 단면도,2 is an axial cross-sectional view of the armature rotor of FIG. 1 showing the distribution of latching of a thin metal sheet for mechanical strengthening of conductive wires in a notch, FIG.
도 3은 도 1의 전기자 회전자의 부분적인 함침 영역을 도시하는 도면,3 shows a partial impregnation area of the armature rotor of FIG. 1, FIG.
도 4는 선행 기술에 의한 함침 래커가 있는 전기자 리딩 아웃 와이어의 반경 방향 단면 개략도,4 is a radial cross-sectional schematic diagram of an armature leading out wire with impregnation lacquer according to the prior art,
도 5는 본 발명에 의한 함침 래커가 없고 리딩 아웃 와이어가 있는 전기자를 도 4와 동일하게 도시한 도면.5 shows the armature without impregnation lacquer and leading out wire according to the invention in the same manner as in FIG.
도 1에서는 모터 차량의 열기관을 시동하기 위한 시동기(10)는 모터 차량의 고정된 부분에 고정되도록 계획된 지지부(11)를 포함한다. 지지부(11)는 시동기 헤드(15)에 속한 동축상으로 관형 슬리브(14)를 둘러싼 전방 베어링(13), 예를 들어 니들 베어링을 장착하기 위한 노즈부(12)를 가진다.In FIG. 1, the
관형 슬리브(14)의 전방 단부는 모터 차량의 열기관을 시동하기 위해 관련된 시동 링(도시되지 않음)과 결합하도록 노즈부(12)로부터 돌출되어 있는 제어 피니언(16)을 구성하기 위해 형성되어 있다.The front end of the
시동기 헤드(15)의 관형 슬리브(14)의 후방 단부는 피니언(16) 및 구동부(18) 사이에 삽입된 프리휠에 속하는 롤러(17)를 위한 원형 내부 트랙에 배치되 어 있다.The rear end of the
구동부(18)는 시동기의 전기 모터(M)에 속하는 회전자(22)의 출력 샤프트(21)와 일체로 되어 있는 외부 플루트(flute)(20)와 결합되어 있는 내부 플루트(19)를 구비한다. 상기 플루트(19, 20)는 보완적인 나선형을 가진다.The
시동기 헤드(15)의 맞은 편에 회전자(22)의 샤프트(21)에는 예를 들어, 프랑스 특허 공개 공보 FR-A-2 722 037호에 기재되어 있는 축 타입 집전기(23)가 종래의 방식으로 제공된다. 반경 방향으로 작동되는 브러쉬(24)는 집전기(23)의 전도성 있는 축 방향 블레이드를 문지른다.On the
이러한 목적으로 브러쉬(24)는 스프링 지지부로서 작용하도록 구성된 본체(도 1에 도시되어 있지 않음)를 포함하는 브러쉬 홀더의 하우징에 장착되어 있고, 각 스프링이 브러쉬 홀더의 하우징에 반경방향으로 장착되며, 브러쉬(24)와 연관되어 집전기(23)의 전기 전도성 블레이드 방향으로 상기 브러쉬를 압박한다.For this purpose the
출력 샤프트(21)의 후방 단부는 FR-A-2726701 문서의 예로서 설명된 커버(26)의 중앙 슬리브(sleeve)형 부분에 의해 지탱되는, 평베어링과 같은, 후방 베어링(25)에 회전적으로 장착된다.The rear end of the
케이싱(27)은 커버(26) 및 지지부(11) 사이에 배치되며, 반경 방향 공기 틈새를 두고 회전자(22)를 동축상으로 둘러싸는 유도 코일(28)을 갖춘 고정자(28)를 장착하는데 이바지한다. 타이 로드(tie rod)(30)는 커버(26)와 케이싱(27)을 지지부(11)에 연결한다.The
더 정확하게는, FR-A-2726701 문서에서 설명된 것처럼, 고정자는 전기 코 일(29)의 하우징(보이지 않음)을 규정하는 절단된 금속 박판의 다발을 포함한다.More precisely, as described in the document FR-A-2726701, the stator includes a bundle of cut metal sheets that defines the housing (not shown) of the
고정자의 금속 박판 다발의 축방향 단부의 2개의 단부면들 각각은 플라스틱 재료(도 1에 도시되지 않음)으로부터 제조된 치크부(cheek)를 갖춘다. 그 치크부는 코일(29)을 권취하는데 이바지한다. 와셔(도시되어 있지 않음)는 브러쉬(24)의 하우징을 폐쇄하는데 이바지한다. 그러므로, 상기 하우징은 브러쉬 홀더의 플라스틱 본체(도시되어 있지 않음) 및 커버(26)의 국부적인 노즈부와 본체에서 지지되는 와셔에 의해 경계가 정해진다. 브러쉬 홀더의 본체는 인접하는 측면과 접해 있다. 와셔는 축 방향 진동을 여과하고 또한 탄성을 가진다. 더 많은 정보를 위해서는 FR-A-2726701(특히 도 1) 문서를 참조해야 한다. 그러므로, 와셔는 브러쉬 및 아래에서 설명하는 회전 전기자를 보호한다.Each of the two end faces of the axial end of the metal sheet bundle of the stator has a cheek made from a plastic material (not shown in FIG. 1). The cheek portion contributes to winding the
지지부(11) 또한 전기 모터(M) 위에 평행하게 위치된 전자기적 접촉기(CT)에 속하는 셀(31)을 장착하는데 이바지한다. 공지된 방식으로, 접촉기(CT)는 고정된 코어(32), 적어도 하나 이상의 여기 권선(33), 가동 코어(34) 및 전기 모터(M)의 전기를 공급하기 위해서 고정된 단자(36, 37)와 협력하도록 설계된 가동 접점(35)을 포함한다. 포크 모양의 제어 레버(38)는 가동 코어(34)에 탄성적으로 결합된 로드의 축에 피봇팅 가능하게 장착된다. 포크의 하부는 시동기 헤드(15)의 구동부(18) 내의 환상의 홈 내에 장착된 2개의 핑거부(finger)를 포함한다.The
회전자(22)는 예를 들어 샤프트(21)의 적어도 하나 이상의 마디부에 의해 강제 끼워맞추어서 출력 샤프트(21)의 축 방향으로 장착되기 위해 필수적으로 천공된 금속 박판의 적층체로 형성된 자기회로(39)를 포함한다. 각 금속 박판은 외주에서 외측을 향해 반경 방향으로 반 개방형 복수의 노치(40)를 포함한다. 노치(40)는 일정 간격의 각도로 분포되어 있고, 금속 박판을 따라 축 방향 홈을 형성한다.The
각각의 노치(40)는 회전자(22)의 자기회로(39)를 통과하는 코일모양의 전기 컨덕터(41)를 수용한다. 컨덕터(41)는 시동기 헤드(15) 측의 전방 리딩 아웃 와이어(42) 및 집전기(23) 측의 후방 리딩 아웃 와이어(43)를 각각 구성하기 위해 자기회로(39)의 각각 측면에 축 방향으로 돌출되어 연장된다. 전방 리딩 아웃 와이어(42)는 컨덕터(41)의 헤드로 구성되며 후방 리딩 아웃 와이어(43)는 집전기(23)의 전도성 블레이드에 연결되도록 설계된 컨덕터(41)의 단부를 포함한다.Each
유익하게는, 노치 절연체는 특별히 컨덕터 또는 더 정확하게는 도 4 및 도 5에 도시된 외장 또는 에나멜(47) 같은 전기 절연체가 손상되지 않기 위해 노치(40)를 경계짓는 단면 및 컨덕터(41) 사이에 삽입된다. 절연체(47)는 예를 들어 구리로 만들어진 컨덕터(41)를 둘러싼다.Advantageously, the notch insulator is particularly between the
노치 절연체는 자기회로(39) 또는 더 정확하게는 샤프트(21)와 일체로 되어있는 구성요소인 회전자(22)의 본체를 구성하는 금속 박판의 다발과 일체를 이룬다.The notch insulator is integral with the bundle of metal sheets constituting the body of the
도 1 내지 도 3에서 일련의 중첩된 컨덕터(41)가 회전자 권선을 제조하기 위해 노치(40)당 제공된다. 예를 들어, 4개의 컨덕터(41)가 권선마다 제공되고 권취 작업 동안 노치(40) 내에 중첩된다. 와이어는 크림핑 펀치(crimpimg punch)를 구비하는 판형 공구에 의한 압축 작업 후에 도 4 및 도 5에서 명확하게 볼 수 있는 바와 같이 초기에 원형 단면을 가지고 뭉개진다. 자기회로(39)의 금속 박판 적층 제는, 예를 들어 특히 도 2에서는 3 개인, 하나 또는 그 이상의 래칭 지점(A, B, C)에서 판형 공구의 크림핑 펀치에 의해 각각의 와이어에 래칭된다. 래칭은 예를 들어 FR-A-2721769 문서에서 설명된 크림핑 방법에 의해 이루어지고, 이것은 노치의 입구를 좁혀서 와이어가 빠져나오는 것을 방지하기 위해 노치(40) 위에서 강철 부분을 국부적으로 절곡시키는 것으로 구성되어 있다.In FIGS. 1-3 a series of
노치(40) 내의 컨덕터(41)의 기계적 강화는 이와 같이 3 개의 주변 래칭 지점(A, B, C) 및 각각 서로 삽입되고 노치(40)의 내벽을 압박하는 컨덕터의 접촉에 의한 접착에 의해 제공된다. 본 발명에 의하면 래커로 회전자 권선을 부분적으로 함침하는 것에 의해 보충된다. 도 3을 참조하면, 말하자면 집전기(23)의 회전 동안 원심력이 작용하는 와이어의 기계적 강도가 임계치가 달하는 지점인, 집전기(23) 측의 전기자 후방에 단독으로 함침부가 위치하는바, 전기자의 노치(40)에 퇴적되는 래커의 양은 감소된다.Mechanical reinforcement of the
시동기 헤드(15)의 전방 리딩 아웃 와이어(42)는 와이어의 절연 외장을 제외하고 래커 또는 다른 함침제를 갖지 않는다. 래커를 가진 컨덕터(41)의 함침 영역은 컨덕터(41)의 단부 납땜 영역(44)으로부터 집전기(23)의 전기 전도성 있는 블레이드(45)까지 축방향 거리(v)에 걸쳐서 자기회로(39)의 총 길이(z)의 대략 1/2 또는 2/3의 거리까지 연장한다. 집전기(23)의 블레이드(45)의 활동영역(u) 또한 함침 래커 코팅을 갖지 않는다.The front leading out
래칭 지점(A, B ,C)은 소정 거리(I1, I2, I3)만큼 집전기 측의 자기회로(39)의 후방부로부터 각각 분리되어 있고, 중간 고정 지점(B)이 래커가 함침된 후방 리 딩 아웃 와이어(43)보다 함침되지 않은 전방 리딩 아웃 와이어(42)에 가깝다.The latching points A, B, and C are separated from the rear part of the
전방 리딩 아웃 와이어(42)에 래커가 없으면 컨덕터 및 주위 공기 사이에 교환 표면이 증가하게 된다. 도 4에 의하면 공지 기술에 의한 함침 래커(46)를 가진 리딩 아웃 와이어의 열교환 표면(S)이 도 5에 도시된 함침 래커가 없는 리딩 아웃 와이어의 열교환 표면(S')보다 작다는 것을 알 수 있다. 두 경우 모두 각 컨덕터(41)는 절연 외장(47) 또는 다양한 와이어 사이에서의 전기적 절연을 위한 에나멜 층에 의해 보통 방식으로 전기적으로 절연된다.Lack of lacquer in the front leading out
전방 리딩 아웃 와이어(42)의 교환 표면의 증가는 더 양호한 시동기의 내부 통풍을 제공하고 내열성을 개선하는 동시에 래커의 절약할 수 있고 전기 모터(M)가 제작될 때 함침장치의 간이화를 가져온다. 리딩 아웃 와이어(42, 43)에서의 전도성 있는 와이어(41)를 반경 방향으로 유지하기 위한 추가적인 후프의 사용은 필수적인 것이 아니다.Increasing the exchange surface of the front leading out
부분적인 함침의 원리는 권취된 전기자의 어떠한 종류뿐만 아니라 FR-A-2244284 문서에 설명된 종류의 헤어핀(hairpin) 권선에도 적용할 수 있다. 적용 분야는 열기관을 시동하는 모든 타입의 시동기에 관련되어 있다. 이 분야는 특히 모든 경차량 또는 중화물 차량의 시동기에 관련되어 있고, 특히 회전자 회전 속도가 느리기 때문에 전도성 있는 와이어의 원심력의 위험이 최소화되는, 내부 기어 박스가 없는 시동기에 관련되어 있다.The principle of partial impregnation can be applied to any kind of wound armature, as well as to hairpin windings of the kind described in document FR-A-2244284. The field of application relates to all types of starters for starting the heat engine. This field relates in particular to starters of all light or heavy duty vehicles, and in particular to starters without internal gearboxes, where the rotor rotation speed is low, thereby minimizing the risk of centrifugal forces of conductive wires.
전술한 브러쉬 홀더의 탄성 와셔가 축방향 진동을 감쇠시켜서 래커가 없는 전방 리딩 아웃 와이어를 보호한다.The elastic washers of the brush holders described above dampen axial vibration to protect the lacquer-free front leading out wire.
집전기(23)가 전방 타입 및 축방향으로 작동하는 타입의 브러쉬일 수 있다는 것이 분명하다. 마찬가지로 시동기 헤드(15)의 피니언(16)이 지지부(11) 내에 장착될 수 있다.It is clear that the
피니언(16) 및 시동기 헤드(15)의 구동부(18) 사이에 작동하는 프리휠은 피니언(16) 또는 시동기 헤드(15)에 속하는 오목한 마찰면 및 시동기 헤드와 피니언으로 구성되는 구성요소 중 다른 하나에 속하는 볼록한 마찰면을 포함하는 마찰 클러치로 또한 형성될 수 있다.The freewheel operating between the
또 다른 변형예에 따르면, 접촉기(CT)는 전기 모터(M)의 후방에 출력 샤프트(21)의 축에 대해 수직으로 장착될 수 있다. 제어 레버(28)의 포크는 그 상단부에서 전기 모터(M)에 평행하게 연장된 보충적인 로드 및 가동 코어(34)에 결합된 로드와 보충적인 로드 사이에서 작동하는 귀환 메카니즘에 FR-A-2 843 427에 설명된 것처럼 결합된다. 변형예에서, 접촉기는 전기 모터 전방에 장착되고, 접촉기의 가동 코어는 제어 레버(38)의 존재가 의무적이지 않은 시동기 헤드로 구성되어 있다.According to another variant, the contactor CT can be mounted perpendicularly to the axis of the
노치당 컨덕터의 개수는 응용하기에 따라 달라진다.The number of conductors per notch depends on the application.
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