KR20110100588A - 회전 전기 기계 및 회전 전기 기계의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

스테이터와 하우징을 접착제에 의해 고정함으로써 회전 전기 기계를 제조하는 경우, 접착제의 사용량이 많아지기 때문에 제조 비용이 높아지고 있었다. 이 때문에, 제조 비용이 저렴한 회전 전기 기계 및 그 제조 방법에 대한 요망이 높아지고 있었다. 본 발명은, 스테이터 코어에 코일이 마련된 스테이터와, 스테이터를 보지하는 하우징과, 스테이터의 하우징 고정면과 하우징의 스테이터 장착면 사이에 마련되어 스테이터의 하우징 고정면과 스테이터 장착면을 접착하는 접착층을 구비하며, 이 접착층은 입상체와 결합재를 포함하도록 하여 구성된 회전 전기 기계를 제공한다.

Description

회전 전기 기계 및 회전 전기 기계의 제조 방법{ROTARY ELECTRIC MACHINE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 회전 전기 기계 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 회전 전기 기계는, 스테이터를 하우징에 고정하기 위해, 스테이터 장착면을 갖는 하우징과의 열박음이 실행된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 그러나, 스테이터와 하우징을 열박음에 의해 고정하는 경우, 하우징의 가열이 필요하여, 가열로 등의 설비 비용이나 그 관리 비용, 설치 스페이스를 필요로 하기 때문에 제조 비용이 높아진다. 또한, 열박음에 의해 스테이터에 하우징으로부터의 응력이 가해지기 때문에, 스테이터 코어에 변형이 발생하여 토크 맥동의 악화나 모터 효율의 저하의 요인이 된다. 따라서, 스테이터의 외경보다 조금 큰 직경의 내주면을 갖는 하우징에 있어서, 스테이터를 하우징에 배치하고, 스테이터의 외주면과 하우징의 내주면 사이에 접착제를 주입하여 고정하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 제 2004-201428 호 공보(제 9 항, 제 1 도) 일본 특허 공개 제 2008-092759 호 공보(제 8 항, 제 2 도)

그렇지만, 상기와 같이, 스테이터와 하우징을 접착제에 의해 고정하는 제조 방법의 경우, 접착제의 사용량이 많아지기 때문에, 제조 비용이 높아지는 문제가 있었다. 이 때문에, 제조 비용이 저렴한 회전 전기 기계 및 그 제조 방법에 대한 요망이 높아지고 있었다.

본 발명의 일 예인 회전 전기 기계는,

스테이터 코어에 코일이 마련된 스테이터와,

스테이터를 보지하는 하우징과,

스테이터의 하우징 고정면과 하우징의 스테이터 장착면 사이에 마련되어 스테이터의 하우징 고정면과 스테이터 장착면을 접착하는 접착층을 구비하며,

접착층은 입상체와 결합재를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 일 예인 회전 전기 기계의 제조 방법은,

스테이터 코어를 형성하는 공정과,

형성된 스테이터 코어에 코일을 권회하여 스테이터를 형성하는 공정과,

스테이터를 보지하는 하우징을 형성하는 공정과,

스테이터의 하우징 고정면과 하우징의 스테이터 장착면 사이에 마련되어 하우징 고정면과 스테이터 장착면을 접착하는 접착층을 형성하는 공정을 구비하며,

접착층을 형성하는 공정은, 코일의 폐자재 또는 스테이터 코어를 형성하는 공정에서 발생하는 폐자재로부터 얻어지는 입상체와, 스테이터의 하우징 고정면, 하우징의 스테이터 장착면 및 입상체를 결합시키는 결합재를 이용하여 접착층을 형성한다.

본 발명의 일 예인 회전 전기 기계는, 상기와 같은 구성으로 한 결과, 제조 비용이 저렴한 회전 전기 기계 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 회전 전기 기계의 정면 모식도,
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 회전 전기 기계의 스테이터와 하우징의 고정 부분을 도시하는 부분 단면도,
도 3은 입상체의 단면 형상의 예를 도시하는 도면,
도 4는 전자강판 등의 금속 시트를 프레스 가공함으로써 스테이터 코어를 형성할 때에 발생하는 폐자재나 코일의 폐자재를 이용하여, 스테이터를 고정하는 경우의 모식도,
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 회전 전기 기계의 정면 모식도.

실시형태 1

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 회전 전기 기계의 정면 모식도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 스테이터(10)는, 전자강판(電磁鋼板) 등의 금속 시트로부터 프레스에 의해 천공된 것을 적층하여 형성되는 스테이터 코어(1a)와, 코일 권선(1b)을 구비한다. 이 스테이터 코어(1a)는 그 직경 방향 외측에 하우징 고정면(1c)을 구비한다. 또한, 스테이터 코어(1a)를 보지하는 하우징(2)은 이 하우징 고정면(1c)과 대향하는 스테이터 장착면(3)을 갖는 것이다.

스테이터(10)를 하우징(2) 내에 수납함으로써, 스테이터(10)의 하우징 고정면(1c)과 하우징(2)의 스테이터 장착면(3) 사이에 간극(4)이 형성된다. 또한, 스테이터(10)의 직경 방향 내측에는 축(5)에 회전 가능하게 조합된 로터(6)가 배치된다.

도 2는, 본 발명의 실시형태 1에 따른 회전 전기 기계의 스테이터(10)와 하우징(2)의 고정 부분을 도시하는 부분 단면도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 간극(4)에는 접착층(9)이 형성된다. 이 접착층(9)은 입상체(7)와 결합재(8)를 포함한다. 이 결합재(8)는 입상체(7)와 입상체(7)의 사이에 침투하는 동시에, 스테이터(10)의 하우징 고정면(1c), 하우징(2)의 스테이터 장착면(3) 및 입상체(7)를 서로 접착에 의해 결합한다.

여기서, 접착층(9)의 두께를 G, 입상체(7)의 평균 직경을 D라고 하면, 각각의 크기의 비율은 D/G≤l/3 정도가 된다.

도 3은 입상체(7)의 단면 형상의 예를 도시하는 도면이다. 도 3의 (A)는 대략 원 형상의 고형체이며, 도 3의 (B)는 대략 I자 형상, 대략 L자 형상, 대략 V자 형상의 고형체의 일 예를 나타내고 있다.

또한, 결합재(8)의 종류에 대해서는 아크릴계 접착제 등의 유기계 접착제 외에 시멘트 등의 무기계 접착제 등을 사용해도 좋다.

다음으로, 본원 발명의 실시형태 1에 따른 회전 전기 기계의 제조 방법의 일 예에 대하여 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한다. 본 제조 방법에 의해 얻어지는 회전 전기 기계에서 이용되는 입상체(7)는, 스테이터 코어(1a)와 동일한 재료 또는 코일(1b)과 동일한 재료로 형성되는 금속 재료로 이루어지는 입상체(7)가 포함된다.

도 4는 전자강판 등의 금속 시트를 프레스 가공함으로써 스테이터 코어(1a)를 형성할 때에 발생하는 폐자재(11)나, 코일 권선(1b)의 폐자재(12)를 입상체(7)로서 이용하는 경우의 모식도이다.

이 실시형태에서는, 우선, 도 4에 도시하는 바와 같이, 전자강판 등의 금속 시트를 프레스 가공함으로써, 스테이터 코어(1a)의 각 층의 일부를 구성하는 대략 T자형의 금속편을 얻는다. 도 4는 대략 T자형의 부분이 천공된 후의 나머지 금속 시트가 도시되어 있으며, 대략 T자형의 부분은 도시되어 있지 않다. 얻어진 대략 T자형의 금속편을 원형으로 배치하는 동시에 지면 방향(도 1의 축과 평행한 방향)으로 적층함으로써, 스테이터 코어(1a)가 형성된다.

다음으로, 이와 같이 하여 얻어진 스테이터 코어(1a)에 코일(1b)을 권취함으로써, 스테이터(10)가 형성된다. 이와 같이 하여 얻어진 스테이터(10)를 하우징(2)에 수납함으로써, 스테이터(10)의 하우징 고정면(1c)과 하우징(2)의 스테이터 장착면(3) 사이에 간극(4)이 형성된다.

이어서 이 간극(4)에 복수의 입상체(7)와 결합재(8)를 넣는다. 여기서, 이 입상체(7)는, 도 4에 있어서, 프레스 가공을 실행한 때에 대략 T자형의 금속편이 천공됨으로써 남게 된 금속 시트(도 4에서 사선으로 도시되는 부분)로부터 얻어지는 폐자재(11)나, 코일 권선의 폐자재(12)를 세밀하게 파쇄함으로써 얻어진다. 이러한 폐자재(11)나 폐자재(12)를 입상체(7)로 이용한 경우, 입상체(7)의 평균 직경(D)의 하한값은 코어 적층판(금속 시트) 두께, 코일 권선(마그넷 와이어)의 선직경 등으로부터, 약 0.1㎜가 된다.

결합재(8)가 적당한 과열, 냉각 또는 시간 경과에 의해 굳어짐으로써, 스테이터(10)의 하우징 고정면(1c), 하우징(2)의 스테이터 장착면(3) 및 입상체(7)가 서로 접착된다. 이와 같이 하여, 접착층(9)이 형성되며, 스테이터(10)가 하우징(2)에 접착에 의해 고정된다.

종래 기술에서는, 접착 강도를 확보하기 위해서, 접착층의 두께를 0.1㎜ 이하, 바람직하게는 0.03㎜ 내지 0.1㎜ 정도로 설정하는 것이 바람직했다. 그러나, 예컨대 주조로 하우징(2)을 제조한 경우, 캐스팅 후의 하우징(2)의 치수 공차는 ±2∼10㎜ 정도이다. 이 때문에, 하우징(2)의 성형 후에 스테이터 장착면(3)의 추가 공정을 실행하지 않으면, 접착층이 0.1㎜보다 두꺼워지는 일이 있다.

이 때문에 접착층이 두꺼워지는 경우가 있어, 접착 강도가 저하하는 문제가 있었다.

본 실시형태에 의하면, 스테이터(10)의 하우징 고정면(1c)과 하우징(2)의 스테이터 장착면(3)의 간극(4)에 입상체(7)를 충전하고 결합재(8)에 의해 스테이터(10)를 고정하기 때문에, 접착층(9)이 두꺼워지는 경우에서도, 고강도로 스테이터(10)를 고정할 수 있다.

또한, 결합재(8)의 사용량을 저감하는 것이 가능해져서 제조 비용의 억제를 도모할 수 있다.

또한, 입상체(7)에 철이나 동 등의 금속 재료를 이용한 경우, 접착층(9)의 방열성이나 자기 특성이 향상되어 제품의 특성 향상을 도모할 수 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 스테이터(10)의 하우징 고정면(1c)과 하우징(2)의 스테이터 장착면(3)의 간극(4)에 투입되는 입상체(7)에, 스테이터 코어(1a)를 전자강판 등의 금속 시트로부터 프레스 가공하여 형성한 때에 발생하는 폐자재(11)나 코일 권선(1b)의 폐자재(12)를 이용했으므로, 폐자재의 재이용이 가능해져서 공장 내에서의 재료 수율이 좋아진다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 먼저 입상체(7)를 간극(4)에 넣어 두고, 그 후에 결합재(8)를 주입하는 것이 가능하다. 이와 같이, 입상체(7)와 결합재(8)를 별개로 간극(4)에 넣을 수 있다. 혹은, 입상체(7)와 결합재(8)를 미리 혼합한 것을 간극(4)에 넣어도 좋다. 어느 경우도 본 발명에 포함된다.

또한, 프레스 가공이나 폐자재의 파쇄 공정과, 간극(4)에 접착층(9)을 형성하는 공정의 사이에는 타임래그가 있는 것이 통상적이다. 이 때문에, 어느 특정한 1회의 프레스 가공으로 얻어진 대략 T자형의 금속편과, 그 특정의 프레스 가공 시에 생긴 폐자재인 입상체(7)가 동일한 1개의 회전 전기 기계의 제조에 이용되는 경우는 적다고 생각된다. 그러나, 이러한 경우도 본원 발명에 포함된다. 또한, 당연히, 어느 로트에서 제조된 대략 T자형의 금속편과, 이 금속편과는 다른 로트(다른 회의 프레스 가공)에서 얻어졌던 폐자재가 1개의 회전 전기 기계의 제조에 이용되는 경우도 본원 발명에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 간극(4)에 투입되는 모든 입상체(7)가 회전 전기 기계를 제조할 때에 발생하는 폐자재로 구성되는 경우 외에, 간극(4)에 투입되는 입상체(7)의 일부가 그러한 폐자재로 구성되어도 좋다.

실시형태 2

도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 회전 전기 기계의 정면 모식도이다.

본 실시형태는, 로터(6)가 스테이터(10)의 외주면측에 마련되어 있는 점 이외는 실시형태 1과 동일하다. 동일 또는 대응하는 부분에 대해서는 동일 또는 대응하는 번호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에 의하면, 실시형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 회전 전기 기계 및 회전 전기 기계 제조 방법으로 이용 가능하다.

1a : 스테이터 코어 1b : 코일 권선
1c : 하우징 고정면 2 : 하우징
3 : 스테이터 장착면 4 : 간극
5 : 축 6 : 로터
7 : 입상체 8 : 결합재
9 : 접착층 10 : 스테이터
11 : 폐자재 12 : 폐자재

Claims (10)

1. 스테이터 코어에 코일이 마련된 스테이터와,
   상기 스테이터를 보지하는 하우징과,
   상기 스테이터의 하우징 고정면과 상기 하우징의 스테이터 장착면 사이에 마련되어 상기 스테이터의 상기 하우징 고정면과 상기 스테이터 장착면을 접착하는 접착층을 구비하며,
   상기 접착층은 입상체와 결합재를 포함하는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 접착층의 두께를 G, 상기 입상체의 평균 직경을 D라고 했을 경우, 양자의 비율은 D/G≤l/3 정도가 되는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 입상체의 평균 직경(D)은 약 0.1㎜ 이상인 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 접착층은, 단면 형상이 대략 원 형상, 대략 I자 형상, 대략 L자 형상 및 대략 V자 형상 중 어느 하나를 갖는 입상체를 포함하는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합재가 유기계 접착제 또는 무기계 접착제인 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 입상체가 금속 재료인 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서
   상기 입상체가 상기 스테이터 코어와 동일한 재료 또는 상기 코일과 동일한 재료로 이루어지는 입상체를 포함하는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 하우징 고정면은 상기 스테이터의 외주면이며, 상기 스테이터 장착면은 상기 하우징의 내주면인
   회전 전기 기계.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 하우징 고정면은 상기 스테이터의 내주면이며, 상기 스테이터 장착면은 상기 하우징의 외주면인
   회전 전기 기계.
10. 스테이터 코어를 형성하는 공정과,
    형성된 스테이터 코어에 코일을 권회하여 스테이터를 형성하는 공정과,
    상기 스테이터를 보지하는 하우징을 형성하는 공정과,
    상기 스테이터의 하우징 고정면과 상기 하우징의 스테이터 장착면 사이에 마련되어 상기 하우징 고정면과 상기 스테이터 장착면을 접착하는 접착층을 형성하는 공정을 구비하며,
    상기 접착층을 형성하는 공정은, 상기 코일의 폐자재 또는 상기 스테이터 코어를 형성하는 공정에서 발생하는 폐자재로부터 얻어지는 입상체와, 상기 스테이터의 상기 하우징 고정면, 상기 하우징의 상기 스테이터 장착면 및 상기 입상체를 결합시키는 결합재를 이용하여 상기 접착층을 형성하는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계의 제조 방법.

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