KR20070073799A - 전기 기계용 아마추어의 피복 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 기계(10)용 아마추어(14)의 피복 방법에 관한 것으로, 상기

방법에서 아마추어 와인딩(20)용 홈(46)을 갖는 박판 스택(18)은 보어(36)에 의해 아마추어 샤프트(16) 상에 장착되고, 피복에 의해 홈 절연부(48)를 갖는다. 플라스틱은 박판 스택(18)의 보어(36) 및 아마추어(16) 표면을 따라 연장된 채널들을 통해 흐른다. 플라스틱은 박판 스택(18)의 제 1 단부면(38)에만 사출 성형된다. 플라스틱은 상기 제 1 단부면(38)으로부터 홈(46) 내로 및 채널들(42)을 통해 흐른다. 제 2 단부면(40) 상의 플라스틱이 채널들(42)을 통해 배출된 후, 상기 플라스틱은 제 2 단부면(40)으로부터 홈(46) 내로 유입되어 제 1 단부면(38)으로부터 나오는 플라스틱과 함께 흐른다. 이는, 효율 최적화된 전기 소형 모터 또는 전기 기계의 아마추어의 박판 스택의 고정 및 홈 절연의 기술적 실행의 장점을 갖는다. 홈 베이스 내의 홈 절연부는 동시에 최대 구리 충전을 가능하게 하기 위해 상기 피복을 위한 최소 층두께를 갖는다.

박판 스택, 보어, 홈, 채널

Description

전기 기계용 아마추어의 피복 방법{Method for sheathing an armature for electric machines}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 전기 기계용 아마추어의 피복 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서, 아마추어 와인딩용 홈을 포함하는 박판 스택은 보어에 의해 아마추어 샤프트 상에 장착되고 피복에 의해 적어도 하나의 홈 절연부를 갖는다. 플라스틱은 박판 스택의 보어 및 아마추어 샤프트의 표면을 따라 연장된 채널들을 통해 흐른다.

영구자석 여자식 소형 전기 모터의 아마추어는 상응하는 아마추어 샤프트 상에 다양한 방식으로 고정되는, 개별 박판으로 이루어진 박판 스택 또는 조립식 박판 스택을 갖는다. 널링된 아마추어 샤프트에 대한 소성 변형(예컨대 DE 19933037 A), 볼트(Fr 2644947), 압착에 의한 고정 이외에도, 단부에서 사출 성형 또는 피복에 의한 고정도 공지되어 있다. 핫 러너 기술(hot runner technology)로 피복시 최근에 예컨대 PAA6.6에 의해 대량 생산으로 대략 30-40 mm 박판 스택 길이에서 0.4 내지 0.7 mm 최소 홈 절연 벽 두께가 가능하다.

또한, 사출 성형 플라스틱의 관통 채널로서 홈 절연부의 사출 성형 또는 냉각(JP 200152527)을 위한 보어를 가진 다이 스택이 공지되어 있다.

박판 디자인은 결합력, 조정력 및 자속(JP 2003164080 또는 JP 2002165392)과 같은 제조 기술적 조건에 의존한다.

청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 전기 기계용 아마추어의 피복을 위한 본 발명에 따른 방법은, 효율이 최적화된 소형 전기 모터 또는 전기 기계의 아마추어의 박판 스택의 고정 및 홈 절연의 기술적 실시의 장점을 갖고, 최대의 구리 충전을 가능하게 하기 위해 홈 베이스 내의 홈 절연부는 동시에 상기 피복을 위한 최소의 층 두께를 갖는다. 이를 위해, 아마추어 와인딩용 홈을 포함하는 박판 스택은 보어에 의해 아마추어 샤프트 상에 장착되고 피복에 의해 적어도 하나의 홈 절연부를 가지며, 플라스틱은 아마추어 스택의 보어 및 아마추어 샤프트의 표면을 따라 연장된 채널들을 통해 흐르고, 플라스틱은 박판 스택의 제 1 단부면에서만 사출 성형되고, 상기 제 1 단부면으로부터 홈 내로 및 채널들을 통해 흐르고, 플라스틱이 제 2 단부면에서 채널들로부터 배출된 후 제 2 단부면으로부터 홈 내로 유입되고 제 1 단부면으로부터 나온 플라스틱과 함께 흐르는, 전기 기계용 아마추어의 피복 방법이 제공된다.

바람직하게 플라스틱은 제 1 단부면으로부터 홈을 통해서보다 더 빨리 채널들을 통해 흐른다. 이로써, 홈은 적절히 균일하게 플라스틱으로 채워진다

플라스틱 PAA6.6의 사용이 특히 바람직한데, 그 이유는 상기 플라스틱은 연료 펌프에 특히 적합하기 때문이다.

바람직한 개선예에서 피복은 폐기물이 없는 직접 사출 성형으로 실행된다. 피복이 핫 러너 기술로 실행되는 것이 특히 바람직하다.

바람직하게 박판 스택의 단부면의 간격과 관련해서 사출 성형 몰드의 크기는, 각각의 단부면에 제조 기술상 최대 간격이 주어질 때 적어도 0.2 mm의 플라스틱층이 형성되도록 설정된다. 이로써, 박판 스택의 길이 공차는 제조 기술적으로 간단하게 제어될 수 있다. 따라서 평균적인 아마추어는 단부에서 홈 절연부의 다른 위치에서보다 훨씬 더 두꺼운 홈 절연층을 포함한다.

바람직한 개선예에서, 박판 스택은 피복에 의해 아마추어 샤프트에 고정된다. 아마추어 샤프트는 이 경우에 아마추어 샤프트에 대한 스택의 필요한 록킹력에 따라 매끄러울 수 있고, 널링되어 있을 수 있거나 또는 예컨대 편평부와 같은 특수한 록킹면을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 제조 방법에 의해 일반적인 제조 방법과 달리 0.25 내지 0.4 mm 두께, 바람직하게 0.3 mm 두께의 홈 절연부를 가진 아마추어가 가능하다. 또한, 이는 사용된 사출 재료에 대한 가장 얇은 홈 절연부를 폐기물 없는 피복에 의해 핫 러너 기술로 제조하고 박판 스택을 아마추어 샤프트에 고정하는데 적합한, 전기 모터, 예컨대 연료 펌프의 박판 디자인을 가능하게 한다.

또한, 동시에 박판 디자인은 자속에 대해 최적화되는데, 그 이유는 고정을 위해 그리고 자속 보조부로서 필요한 홈 절연부 피복용 요오크 홈이 각각의 톱니 솅크의 하부에 있기 때문이고, 톱니 디자인은 최대 구리 충전 팩터와 관련하여 설계되고, 요오크 두께 및 톱니 네크 폭은, 박판 스택의 어떠한 지점에서도 자기 과포화(oversaturation)가 나타나지 않도록 조정된다. 이를 위해, 각각의 인접한 홈 베이스와 채널들 간의 간격은, 인접한 홈들의 간격에 비해 크기 때문에, 박판 스택의 어떠한 지점에서도 자기 포화가 나타나지 않는다. 바람직하게 각각의 인접한 홈 베이스와 채널들 간의 간격은 인접한 홈들의 간격과 실질적으로 동일하므로, 바람직하게 박판 스택의 어떠한 지점에서도 자기 포화가 나타나지 않는다.

바람직한 개선예에서, 피복은 박판 스택의 단부면을 지나 아마추어 샤프트를 따라 연장된다. 이는 샤프트에서의 직접 밀봉을 가능하게 하는, 아마추어의 후속하는 완전한 피복을 위해 규정된 에지가 형성되어야 하는 경우 바람직하다.

다른 장점들 및 바람직한 개선예들은 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다.

실시예는 도면에 도시되고 하기의 설명에서 자세히 설명된다.

도 1은 전기 기계의 종단면도.

도 2는 와인딩되지 않은 아마추어의 종단면도.

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 변형된 아마추어의 횡단면도.

도 1에는 전기 기계(10)의 일부가 종단면도로 간단하게 도시된다. 본 실시예는 정류 모터라고도 하는 브러시를 가진 직류 모터이고, 차량의 연료 펌프의 일부이다. 그러나, 예컨대 팬, 윈도우 리프터, 와이퍼 구동기, 시트 조절기에서의 다른 용도 또는 차량의 그 밖의 용도도 고려될 수 있다. 그러나 제너레이터일 수도 있다. 전기 기계(10)는 바람직하게 하나의 회전 방향만을 갖기 때문에, 특히 상기 팬 구동기 용으로 적합하다. 낮은 소음으로 인해 전기 기계(10)는 팬 구동기 에 최적이다.

전기 기계(10)가 브러시를 가진 직류 모터인 경우에 아마추어 샤프트 상에 정류자가 배치된다. 제너레이터인 경우에 이는 슬립링일 수 있다.

전기 기계(10)는 하우징, 특히 극 관(12), 및 거기에 배치된 아마추어(14)를 포함한다. 아마추어(14)는 아마추어 샤프트(16), 및 아마추어 와인딩(20)을 가진 박판 스택(18)을 포함한다. 아마추어 와인딩(20)은 와이어(22)를 통해 정류자(24)의 후크에 연결된다. 아마추어 와인딩(20)의 와이어(22)는 후크 둘레에 감겨 있고 상기 후크와 함께 고온 압축된다. 정류자(24)는 도시되지 않은 2개의 카본 브러시 또는 브러시에 의해 작동된다. 브러시는 마찬가지로 도시되지 않은 브러시 홀더에 배치되고, 상기 브러시 홀더는 플라스틱 사출 성형부로 제조된다. 아마추어 샤프트(16)는 2개의 단부측 베어링(26) 내에 배치되고, 상기 베어링은 2개의 베어링 커버(28) 내에 고정된다. 또한, 극 관(12)의 내주에서 박판 스택(18)의 주변에 자석(30)이 배치된다.

도 2 및 도 3a에서, 사출 성형 몰드(33;도 2) 내의 아마추어(14)가 더 세부적으로 도시된다. 박판 스택(18)은 보어(36)를 가진 링형 요오크(34)를 포함하고, 상기 요오크에 의해 박판 스택(18)은 아마추어 샤프트(16)에 장착된다. 보어(36)를 따라 박판 스택(18)의 제 1 단부면(38)으로부터 제 2 단부면(40)으로 홈형 채널들(42)이 연장된다. 그러나, 홈형 채널들(42)은 대안으로서 또는 추가적으로 아마추어 샤프트(16)의 외주에서 연장될 수 있다. 요오크(34)로부터 방사방향 폴 톱니(44)가 돌출하고, 상기 폴 톱니는 각각 쌍으로 후방 커팅된 홈(46)을 한정한다. 홈(46), 단부면(38, 40)은 플라스틱층, 바람직하게 PAA6.6에 의해 커버된다. 적어도 홈(46)에 제공된 홈 절연부(48;도 3d)의 두께는 0.25 내지 0.4 mm, 바람직하게 0.3 mm이고, 이는 제조상 공차 0.05 mm를 포함한다.

각각의 인접한 홈 베이스와 채널들(42) 간의 간격은, 인접한 홈들(46)의 간격 또는 폴 톱니(44)의 두께보다 커서, 박판 스택(18)의 어떤 지점에서도 자기 포화가 나타나지 않는다. 바람직하게 인접한 홈 베이스와 채널들(42) 간의 간격은 인접한 홈들(46)의 간격과 실질적으로 동일하거나 또는 폴 톱니(44)의 두께와 실질적으로 동일하므로, 바람직하게 박판 스택의 어떠한 지점에서도 자기 포화가 나타나지 않는다. 박판 횡단면 내의 채널들(42)의 직경은 사용된 사출 성형 재료, 특히 사출 성형 상태에서 상기 재료의 유동성, - LCP는 예컨대 PAA6.6보다 훨씬 유동적이지만 연료에 사용하기에 부적절하다 - 및 아마추어 샤프트(16) 에서 필요 록킹력에 의존한다.

피복은 아마추어 샤프트(16)를 따라 박판 스택(18)의 단부면(38, 40)에 이른다. 아마추어 샤프트(16)는 매끄러울 수 있고(도 3a), 널링되어 있을 수 있거나(도 3b) 또는 적어도 하나의 편평부(도 3c)를 가질 수 있다.

아마추어 샤프트(16)를 향한 상응하는 채널들(42)을 가진 박판 디자인은, 자계가 정전기적으로 인가될 때 요오크 영역에서도 자기 포화가 거의 방지되도록, 자속과 관련해서 최적화된다. 이를 위해 채널들(42)은 폴 톱니(44)의 중앙의 방사방향 연장부에 놓이고 상기 중앙에 대해 대칭이다. 이러한 배치에 의해 하나의 채널(42)로부터 2개의 인접한 채널들(42)로의 각각 하나의 절반 타원형의 외부 윤곽 에서 이동되는 요오크 영역 내의 최대 자기 포화 영역이 최소화되는데, 그 이유는 상기 영역은 요오크에 가까운 박판 디자인의 최대 폭의 범위 내에 있게 되고 내부 영역에 있는 홈(46)의 와인딩 챔버를 샤프트에 대해 멀어지게 개방시키기 때문이다. 또한, 채널들(42)의 수는, 아마추어 샤프트(16)에 대한 접촉면이 충분히 유지되도록 톱니 수에 따라 선택되는데, 그 이유는 상기 아마추어 샤프트가 철을 기본으로 하는 재료로 이루어지므로, 상기 아마추어 샤프트가 자속 안내시 관여하게 하고 따라서 구리 와이어를 위한 와인딩 챔버가 최대인 경우 전체적으로 최대 자속 또는 최소 포화가 달성될 수 있기 때문이다.

폐기물이 없이 사출 성형된 최소 홈 절연층에서는 필수적인 완전 절연에 의해 최소의 와인딩 챔버 손실이 이루어지고 따라서 더 높은 효율과 관련하여 최적화가 달성된다. PAA6.6에 의해 폐기물 없는 직접 사출 성형 방법으로 홈 절연 사출 성형되는, 본 발명에 따른 디자인을 가진 연료 펌프 구동기에 있어서, 층 두께는 대량 생산시(> 1 Mio./a) 대략 200 내지 최대 300 ㎛ 이고 오늘날 폐기물을 수반하는 피복에서 공지된 두께보다 50 ㎛ 이상 더 작다. 또한, 와인딩 챔버를 더 확장하기 위해, 박판의 톱니 네크 폭은, 자속이 요오크 영역 내의 분사 채널 개구를 지나는 최대 자속의 범위에서와 유사한 크기가 될 때까지 감소될 수 있다.

피복시 아마추어(14)에는 피복을 통해 적어도 하나의 홈 절연부가 제공된다. 플라스틱은 단부면(38)의 영역에만 사출 성형된다. 플라스틱은 단부면(38)으로부터 홈(46) 내로 및 채널(42)을 통해 흐른다. 바람직하게 플라스틱은 제 1 단부면(38)으로부터 홈(46)을 통하는 것보다 더 빨리 채널(42)을 통해 흐른다. 플라스 틱이 제 2 단부측에서 채널(42)로부터 배출된 후, 플라스틱은 제 2 단부면(40)으로부터 홈 내로 유입되고 제 1 단부면(38)으로부터 나온 플라스틱과 함께 흐른다. 피복은 폐기물 없는 사출 성형으로 이루어진다. 또한, 피복은 핫 러너 기술로 이루어진다. 또한, 박판 스택(18)은 피복에 의해 아마추어 샤프트(14)에 고정된다.

사출 성형 몰드의 크기는, 각각의 단부면(38, 40)에서 공차로 인한 최대 간격이 주어질 때 적어도 0.2 mm, 바람직하게 0.3 mm의 플라스틱층이 형성되도록, 박판 스택(18)의 단부면들(38, 40)의 간격과 관련해서 설정된다.

박판 스택의 고정, 박판 횡단면의 효율 최적화된 설계, 홈 절연부, 및 제조 방법으로서 핫 러너 기술로 폐기물 없는 직접 사출 성형 공정의 사용을 전체적으로 고려하고 최적화함으로써, 상기 설명된 박판 디자인 및 홈 절연층 디자인을 제공하고 대량 생산시 적절한 직접 사출 성형 방법에 의해 높은 공정 안정성과 품질로 공지된 아마추어 디자인 및 제조 방법의 경우보다 더 저렴하게 실행될 수 있는 최적화 단계가 주어진다.

본 발명에 따른 개별 조치들은 특히 전체적으로 및 제조 기술적인 면에서, 핫 러너 직접 사출 성형이 공지된 대안적인 방법, 예컨대 분말코팅 방법, 완성 플라스틱 캡의 삽입, 또는 폐기물을 갖는 핫 러너 직접 사출 성형 방법, 종이 절연 등과 같은 방법에 비해 장점을 갖게 한다. 예컨대 후처리 단계(사출 성형 채널의 전단, 회전, 세척 등)의 생략, 재료 폐기물 방지, 오염물 감소(예컨대 분말을 통해), 더 높은 공정 안정성과 같은 상기 장점들을 특히 제조자측에서 이용하게 하고 동시에 회전자의 최소 직경(예를 들어 회전수에 의해 심하게 증가하는 유압 손실을 작게 유지하기 위해) 및 최소 아마추어 길이(예컨대 연료 펌프 모듈을 위한 최소 전체 높이를 달성하기 위해)에 의해 예컨대 연료(예컨대 유체)로 작동되는 소형 전기 모터의 효율을 최적화하기 위해, 박판 횡단면의 구조적 최적화, 자속 안내를 위한 샤프트 재료의 사용, 및 특히 구리 와이어를 위한 최대로 가능한 와인딩 챔버를 형성하기 위한 톱니들 사이의 중공 챔버 내의 최소 홈 절연층 두께의 조합이 필요하다. 와인딩 챔버의 크기는 가능한 자속을 완전히 이용할 수 있게 하고 그에 따라 아마추어의 자기 유도된 회전을 위한 와이어를 통한 전기 에너지의 최적의 이용, 및 아마추어 샤프트에 박판 스택의 고정, 홈 절연, 스택 길이의 공차 및 폐기물 방지와 세척 방지 및 공정 안정성과 관련하여 비용 최적화된 제조 기술과 동시에 모터의 효율을 가능하게 한다.

Claims (13)

1. 전기 기계(10)용 아마추어(14)를 피복하기 위한 방법으로서, 아마추어 와인딩(20)용 홈(46)을 포함하는 박판 스택(18)은 보어(36)에 의해 아마추어 샤프트(16) 상에 장착되고 피복에 의해 적어도 홈 절연부(48)를 가지며, 플라스틱은 상기 박판 스택(18)의 상기 보어(36) 및 상기 아마추어 샤프트(16)의 표면을 따라 연장된 채널(42)을 통해 흐르는 전기 기계용 아마추어의 피복 방법에 있어서,

   플라스틱은 상기 박판 스택(18)의 제 1 단부면(38)에만 사출 성형 되고, 상기 제 1 단부면(38)으로부터 상기 홈(46) 내로 및 상기 채널들(42)을 통해 흐르고, 플라스틱이 제 2 단부면(40)에서 상기 채널들(42)로부터 배출된 후 상기 제 2 단부면(40)으로부터 상기 홈(46) 내로 유입되어 상기 제 1 단부면(38)으로부터 나오는 플라스틱과 함께 흐르는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 아마추어의 피복 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱은 상기 제 1 단부면(38)으로부터 나와 상기 홈(46)을 통해서보다 더 빨리 상기 채널들(42)을 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 아마추어의 피복 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 플라스틱으로서 PAA66이 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 아마추어의 피복 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 피복은 폐기물 없는 직접 사출 성형 및/또는 핫 러너 기술로 실시되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 아마추어의 피복 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 사출 성형 몰드의 크기는, 상기 각각의 단부면들(38, 40)에 제조 기술상 최대 간격이 주어질 때 적어도 0.2 mm의 플라스틱층이 형성되도록, 상기 박판 스택(18)의 상기 단부면들(38, 40)의 간격과 관련해서 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 아마추어의 피복 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박판 스택(18)은 피복에 의해 상기 아마추어 샤프트(16)에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 아마추어의 피복 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따라 제조된 아마추어(14)에 있어서,

   상기 홈 절연부(48)는 0.25 내지 0.4 mm, 바람직하게 0.3 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 아마추어.
8. 제 7 항에 있어서, 각각의 인접한 홈 베이스와 상기 채널들(42) 간의 간격은 인접한 홈들(46)의 간격보다 커서, 상기 박판 스택(18)의 어떤 위치에서도 자기 포화가 나타나지 않는 것을 특징으로 하는 아마추어.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 인접한 홈 베이스와 상기 채널들(42) 간의 간격은 상기 인접한 홈들(46)의 간격과 실질적으로 동일하므로, 상기 박판 스택의 어떠한 지점에서도 자기 포화가 나타나지 않는 것을 특징으로 하는 아마추어.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 피복은 상기 박판 스택(18)의 상기 단부면들(38, 40)을 지나 아마추어 샤프트(16)를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 아마추어.
11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아마추어 샤프트는 매끄럽고, 널링되어 있거나 또는 적어도 하나의 편평부를 갖는 것을 특징으로 하는 아마추어.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 아마추어(14)를 포함하는 전기 기계.
13. 제 12 항에 따른 전기 기계(10)를 포함하는 연료 펌프.

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