KR20130103656A - 로터 적층 조립체 및 로터 적층 조립체를 형성하기 위한 방법 - Google Patents

로터 적층 조립체 및 로터 적층 조립체를 형성하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

전기 기계(2)는 스테이터(6) 및 스테이터(6)에 대하여 회전하도록 구성되고 배치된 로터 적층 조립체(16)를 포함한다. 로터 적층 조립체(16)는 외주 모서리(44)를 가지는 본체 부재(40) 및 적어도 하나의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67)를 포함하는 적어도 하나의 적층 부재(20)를 포함한다. 적어도 하나의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67)는 제2 단부(95)로 연장되는 제1 단부(94)를 포함한다. 제2 단부(95)는 외주 모서리(44)에서 차단 구역(100)을 형성한다.

Description

로터 적층 조립체 및 로터 적층 조립체를 형성하기 위한 방법{ROTOR LAMINATION ASSEMBLY AND METHOD OF FORMING A ROTOR LAMINATION ASSEMBLY}
여기에서 개시된 대상은 전기 기계의 기술 분야에 관련되고, 더 구체적으로는 영구 자석 전기 기계를 위한 로터 적층 조립체(rotor lamination assembly)에 관련된다.
전기 기계는 자기장을 만드는 로터(rotor)를 포함한다. 스테이터(stator)를 통과하는 전류는 로터가 회전하게 하는 기전력(electro-motive force)을 생성하는 자기장에 의해 영향을 받는다. 특정 전기 모터/발전기는 로터에 영구 자석을 사용한다. 영구 자석은 보통 복수의 적층물로 구성된 로터에 형성된 자석 슬롯(slot)에 장착된다. 일반적으로, 영구 자석은, 토크를 최대화하고 플럭스 손실(flux loss)을 최소화하도록, 가능한 바깥쪽 모서리에 가깝게, 로터의 바깥쪽 모서리 근처에 장착된다. 이러한 방식으로 영구 자석을 장착하는 것은 자석 슬롯과 로터 적층물의 바깥쪽 모서리 사이에 얇은 브리지 영역(thin bridge area)을 생성한다.
고속의 동작 중에, 로터 상의 원심력은 얇은 브리지 영역에서 응력(stress)을 생성한다. 매우 빠른 속력에서 동작되면, 응력은 적층물의 항복 강도(yield strength)를 초과할 수 있다. 그러한 경우에, 로터는 고장날 것이다. 따라서, 토크를 최대화하는 것과 고속 동작 간의 트레이드 오프(trade-off)가 있다. 즉, 로터의 바깥쪽 모서리에 가깝게 영구 자석을 장착함으로써 토크를 최대화하는 것은 전기 기계의 전반적인 동작 속도를 제한한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 전기 기계는 스테이터 및 스테이터에 대하여 회전하도록 구성되고 배치된 로터 적층 조립체를 포함한다. 로터 적층 조립체는 외주 모서리(outer diametric edge)를 가지는 본체 부재(body member)를 포함하는 적어도 하나의 적층 부재(lamination member) 및 적어도 하나의 자석 수용 부재를 포함한다. 적어도 하나의 자석 수용 부재는 제2 단부로 연장되는 제1 단부를 포함한다. 제2 단부는 외주 모서리에서 차단 구역(interruption zone)을 구성한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 고속의 로터 적층 조립체를 형성하는 방법은 각각이 외주 모서리를 가지는 본체 부재를 포함하는 복수의 적층 부재를 형성하는 단계, 복수의 적층 부재 중 적어도 하나의 본체 부재 내에 적어도 하나의 자석 수용 부재를 생성하는 단계를 포함한다. 자석 수용 부재는 제2 단부로 연장되는 제1 단부를 포함한다. 제2 단부는 외주 모서리에서 차단 구역을 구성한다. 방법은 또한 복수의 적층 부재를 연결하여 로터 적층 조립체를 형성하는 단계를 포함한다.
이러한 이점 및 특징과 기타의 이점 및 특징은 첨부된 도면과 함께 이하의 설명으로부터 더 분명하게 될 것이다.
본 발명으로서의 대상은 특히 상세한 설명의 결론에서 청구항으로 주목되고 명백히 청구된다. 전술한 특징, 기타의 특징 및 본 발명의 이점은 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명에서 분명해진다.
도 1은 예시적인 실시예에 따라 구성된 로터 적층 조립체를 포함하는 전기 기계의 횡단면의 측면도이고,
도 2는 예시적인 실시예에 따른 로터 적층물의 평면도이며,
도 3은 도 2의 로터 적층물의 자석 수용 부재 부분의 상세도이다.
상세한 설명은 예시로서 도면을 참조하여, 이점 및 특징과 함께 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에 따라 구성된 전기 기계는 일반적으로 2로 표시된다. 전기 기계(2)는 스테이터(6)가 장착된 하우징(housing)(4)을 포함한다. 로터(9)는 스테이터(6)에 대하여 회전하여 기전력을 생산한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 로터(9)는 축(shaft)(13)이 장착된 허브부(hub portion)(11)를 포함한다. 로터(9)는 복수의 적층 부재로부터 형성된 로터 적층 조립체(16)를 포함하고, 복수의 적층 부재 중 하나가 20으로 표시된다.
적층 부재(20)를 설명함에 있어, 복수의 적층 부재의 다른 것 중 하나 이상이 유사한 구조를 포함한다는 이해와 함께 도 2가 참조될 것이다. 적층 부재(20)는 허브 수용부(47)를 정의하는 외주 모서리(44) 및 내주 모서리(inner diametric edge)(45)를 가지는 본체 부재(40)를 포함한다. 외주 모서리(44) 및 내주 모서리(45)는 웹(web)(50)에 의해 연결된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 적층 부재(20)는 외주 모서리(44)를 따라 배열되고 쌍으로 배열된 복수의 자석 수용 슬롯 또는 부재(52 내지 67)를 포함한다. 각각의 자석 수용 부재(52 내지 67)는 복수의 자석(70 내지 85) 중 대응하는 하나를 지지한다. 이러한 배열로, 복수의 적층 부재 중 다른 것과 연결되고 스테이터(6)에 대하여 회전되면, 기전력이 발생된다.
자석 수용 부재(67)를 설명함에 있어, 나머지 자석 수용 부재(52 내지 66)가 유사하게 형성된다는 이해와 함께 도 3이 참조될 것이다. 자석 수용 부재(67)는 중간 부분(96)을 통하여 제2 단부(95)로 연장되는 제1 단부(94)를 포함한다. 제2 단부(95)는 외주 모서리(44)에서 차단 구역(100)을 정의한다. 자석 수용 부재(67)는 제1 단부(94) 및 제2 단부(95) 사이에서 자석(85)을 위치하게 하도록 구성되고 배치되는 제1 자석 보유 요소(104) 및 제2 자석 보유 요소(105)를 포함하도록 추가적으로 도시된다. 자석 보유 요소(104 및 105)는 제1 단부(94) 및 제2 단부(95) 각각에서 제1 공동(void)(107) 및 제2 공동(108)을 생성하는 자석 수용 부재(67) 안에 자석(85)을 배치한다. 공동(107, 108)에는 자석(85)의 보유를 돕는 대응하는 충전재(filler material)(112 및 113)가 제공된다. 충전재(112 및 113)는 또한 적층 조립체(16)로 기름(oil)이 들어오는 것을 방지한다. 이러한 배열로, 적층 부재(20)는 복수의 자석 수용 부재(52 내지 67)의 제2 단부(95)에서 웹(50)에서의 고장을 경험하지 않고 고속으로 회전될 수 있다. 즉, 적층 부재(20) 내에 차단 구역(100)을 형성함으로써, 고속 동작 중에 적층 조립체(16)에서 발생하는 힘에 대한 외주 모서리(44)에서의 응력 집중 점으로 역할할 수 있는 어떠한 구조도 더 이상 존재하지 않는다.
본 발명이 제한된 수의 실시예에만 관련되어 상세히 기술되었지만, 본 발명이 그러한 개시된 실시예에 한정되지 않는다는 것이 기꺼이 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 지금까지는 기술되지 않았지만 본 발명의 사상과 범위에 걸맞는 임의의 수의 변형(variation), 교체(alternation), 대체(substitution) 또는 균등한 배열을 포함하도록 수정될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예가 기술되었으나, 본 발명의 태양이 기술된 실시예 중 일부만을 포함할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 앞의 설명에 의하여 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구항의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (8)

  1. 전기 기계(2)로서,
    스테이터(stator)(6); 및
    상기 스테이터(6)에 대하여 회전하도록 구성되고 배치된 로터 적층 조립체(rotor lamination assembly)(16)를 포함하며,
    상기 로터 적층 조립체(16)는, 외주 모서리(outer diametric edge)(44)를 가지는 본체 부재(body member)(40), 및 제2 단부(95)로 연장된 제1 단부(94)를 포함하는 적어도 하나의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67)를 포함하는 적어도 하나의 적층 부재(lamination member)(20)를 포함하고,
    상기 제2 단부(95)는 상기 외주 모서리(44) 내에 차단 구역(interruption zone)(100)을 구성하는, 전기 기계(2).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67)는 상기 본체 부재(40)에 형성된 적어도 하나의 자석 보유 요소(magnet retaining element)(104, 105)를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 자석 보유 요소(104, 105)는 상기 적어도 하나의 적층 부재(20) 내에 자석(70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85)을 배치하도록 구성되고 배치된, 전기 기계(2).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67) 내에 배열된 적어도 하나의 자석(70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85)을 더 포함하는 전기 기계(2).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 단부(94) 및 상기 적어도 하나의 자석(70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85) 사이에서 상기 적어도 하나의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67) 내에 배치된 충전재(filler material)(112, 113)를 더 포함하는 전기 기계(2).
  5. 고속 로터 적층 조립체(16)를 형성하는 방법으로서,
    외주 모서리(44)를 가지는 본체 부재(40)를 각각 포함하는 복수의 적층 부재(20)를 형성하는 단계;
    상기 복수의 적층 부재(20) 중 적어도 하나의 상기 본체 부재(40) 내에 적어도 하나의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67)를 생성하는 단계 - 상기 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67)는 제2 단부(95)로 연장되는 제1 단부(94)를 포함하고, 상기 제2 단부(95)는 상기 외주 모서리(44) 내에 차단 구역(100)을 구성함 -; 및
    상기 복수의 적층 부재(20)를 연결하여 상기 로터 적층 조립체(16)를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 적층 부재(20)의 각각의 상기 본체 부재(40) 내에 복수의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67)를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67) 중 적어도 하나 내에 자석(70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85)을 장착하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단부(94) 및 상기 자석(70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85) 사이에서 상기 복수의 자석 수용 부재(52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67) 중 적어도 하나에 충전재(112, 113)를 추가하는 단계를 더 포함하는 방법.
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