KR20140111008A

KR20140111008A - 컨덕터 장착 요소를 포함하는 시동 모터

Info

Publication number: KR20140111008A
Application number: KR1020147021775A
Authority: KR
Inventors: 마이클 디. 브래드필드; 에릭 밥; 토드 라이트
Original assignee: 레미 테크놀러지스 엘엘씨
Priority date: 2012-01-03
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-09-17
Also published as: US20130169084A1; CN104221256A; WO2013103481A1; CN104221256B; DE112012005562T5; US8723380B2

Abstract

시동 모터는 터미널 장착부, 프레임에 대하여 고정적으로 장착된 필드를 가지는 프레임을 포함한다. 전기자는 필드에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 터미널 장착 섹션을 가지는 컨덕터는 필드 및 전기자 중 하나에 전기적으로 연결된다. 터미널은 컨덕터의 터미널 섹션 및 프레임의 터미널 장착부를 통하여 연장된다. 터미널은 복수의 스레드를 포함한다. 컨덕터 장착 요소는 복수의 스레드와 스레딩 가능하게 맞물린다. 컨덕터 장착 요소는 컨덕터 및 터미널 간의 고체 금속 압축 스택업 연결을 형성하는 스레딩된 클램프 연결을 형성하도록 구성된다.

Description

컨덕터 장착 요소를 포함하는 시동 모터 {STARTER MOTOR INCLUDING A CONDUCTOR MOUNTING ELEMENT}

예시적인 실시예는 전기 기계의 기술분야 및 특히, 컨덕터 장착 요소(conductor mounting element)를 가지는 시동 모터에 관련된다.

전기 기계는 일반적으로, 프레임, 프레임에 장착된 필드(field) 및 필드에 관하여 회전 가능하게 장착된 전기자(armature)를 포함한다. 모터로서 동작하는 경우, 전기자는 전류 흐름에 응답하여 회전한다. 반면, 발전기로서 동작하는 경우, 전압이 패러데이의 법칙에 따른 필드에서 유도된다. 영구 자석(PM) 기계의 경우, 전류는 필드를 통해 흐르지 않을 것이다. 여하튼, DC 전류는 기계의 외부로부터 전기자 및 브러시 리깅(brush rigging)으로 여전히 공급되어야 한다. 따라서, 전기 기계는 프레임에 장착되고 프레임으로부터 절연되는 터미널을 포함한다. 터미널은 전기 기계(모터)로 전기를 전달하거나 전기 기계(발전기)로부터 전기를 전달받는 외부의 파워 컨덕터에 대한 접점(connection point)을 제공한다. 터미널은 필드에 전기적으로 결합되는 필드 코일 스트랩(field coil strap)에 용접된다. 필드 코일 스트랩에 용접된 후, 터미널은 프레임을 통과하여 프레임에 부착된다. 터미널은 비금속 전기 절연체 부싱(bushing) 등을 이용하여 프레임으로부터 절연된다.

터미널 장착부를 가지는 프레임 및 프레임에 대하여 고정적으로 장착된 필드를 포함하는 시동 모터가 개시된다. 전기자는 필드에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 터미널 장착 섹션을 가지는 컨덕터는 필드 및 전기자 중 하나에 전기적으로 연결된다. 터미널은 프레임의 터미널 장착부 및 컨덕터의 터미널 장착 섹션을 통하여 연장된다. 터미널은 복수의 스레드를 포함한다. 컨덕터 장착 요소는 복수의 스레드와 스레딩 가능하게 맞물린다. 컨덕터 장착 요소는 컨덕터 및 터미널 간의 고체 금속 압축 스택업 연결(solid metal compressive stack up connection)을 형성하는 스레딩된 클램프 연결(threaded clamped connection)을 형성하도록 구성된다.

또한, 자동차 시동 모터 상의 전기 터미널을 제공하는 방법이 개시된다. 방법은 컨덕터에서 형성된 터미널 수용 개구를 통하여 헤드부를 가지는 터미널을 통과시키는 단계, 컨덕터를 헤드부 상으로 압축하도록 컨덕터 장착 요소를 상기 터미널에 부착하는 단계, 자동차 시동 모터의 프레임에 형성된 개구를 통해 터미널을 통과시키는 단계, 및 터미널을 자동차 시동 모터에 장착하는 단계를 포함한다.

이하의 설명은 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다. 첨부된 도면을 참조하면서, 유사한 요소는 유사한 번호가 매겨진다.
도 1은 예시적인 실시예에 따르는 컨덕터 장착 요소를 포함하는 시동 모터의 횡단면도를 도시하고;
도 2는 예시적인 실시예에 따르는 컨덕터 장착 요소의 사시도를 도시하고;
도 3은 예시적인 실시예에 따르는 컨덕터 장착 요소의 횡단면도를 도시하고;
도 4는 예시적인 실시예에 따르는 절연체의 사시도를 도시하고;
도 5는 도 1의 시동 모터의 프레임에 삽입된 도 4의 절연체를 도시하고;
도 6은 도 5의 절연체에 삽입된 컨덕터 장착 요소를 도시하고;
도 7은 도 6의 컨덕터 장착 요소에 스레딩된 터미널을 도시하고;
도 8은 도 7의 터미널에 고정된 기계적 파스너(fastener)를 도시하고;
도 9는 도 7의 터미널에 고정된 링 터미널을 가지는 컨덕터를 도시한다.

개시된 장치 및 방법의 하나 이상의 실시예의 상세한 설명이 도면을 참조하여 제한되지 않고 예시의 방식으로 여기에서 제시된다.

예시적인 실시예에 따른 시동 모터는 일반적으로 도 1에서 2로 표시된다. 시동 모터(2)는 외부 표면(6) 및 내부(14)를 정의하는 내부 표면(8)을 가지는 프레임(4)을 포함한다. 프레임(4)은 외부 표면(6)으로부터 내부 표면(8)으로 연장되는 개구(18)에 의해 정의되는 터미널 장착부(15)를 포함한다. 개구(18)는 외부 표면(6)에 형성된 오목 구역(20)에 의해 둘러 쌓인다. 시동 모터(2)는 그 중 하나가 26으로 표시되고 프레임(4)의 내부 표면(8)에 대하여 고정적으로 장착된 복수의 상호 연결된 필드 코일로부터 형성되는 유선 필드(24)를 포함하도록 도시된다. 시동 모터(2)는 또한 유선 필드(24)에 대하여 회전 가능하게 지지되는 전기자(27)(armature)를 포함하도록 도시된다. 유선 필드(24)는 필드 코일 스트랩(30)의 형태를 가지는 전기 컨덕터(28)를 포함한다. 필드 코일 스트랩(30)은 유선 필드(24)에 전기 에너지를 전달하는 터미널(40)을 수용하도록 구성된 터미널 장착 섹션(32)을 포함한다. 여기에서, 시동 모터(2)는 또한 영구 자석 필드와 함께 제공될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

터미널(40)은 중간 섹션(45)을 통하여 제2 단부 섹션(43)으로 연장되는 제1 단부 섹션(42)을 포함한다. 제2 단부 섹션(43)은 헤드부(47) 및 숄더부(48)를 포함한다. 복수의 스레드(50)는 제1 단부 섹션(43)으로부터 숄더부(48)를 향하여 연장된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 숄더부(48)는 스레딩되지 않는다. 필드 코일 스트랩(30)은 전기적으로 도전성 재료로 형성되는 컨덕터 장착 요소(60)에 의해 터미널(40)에 고정된다. 보다 구체적으로, 필드 코일 스트랩을 터미널에 용접하거나 납땜하는 선행 기술 배열과는 대조적으로, 예시적인 실시예는 이하에서 보다 분명하게 될 바와 같이 스레딩된 파스너를 사용한다.

도 2 및 도 3에서 잘 도시된 바와 같이, 컨덕터 장착 요소(60)는 중간부(66)를 통하여 제2 단부(64)로 연장되는 제1 단부(63)를 포함한다. 컨덕터 장착 요소(60)는 또한 중앙 통로(74)를 정의하는 외벽(70) 및 내벽(72)을 포함한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 외벽(70)은, 도시된 예시적인 실시예에서, 일반적으로 6각 프로파일의 형태를 가지지만, 외벽(70)이 다양한 모양을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 중앙 통로(74)는 제2 단부 부분(78)으로 연장되는 제1 단부 부분(77)을 포함한다. 중앙 통로(74)는 또한 제1 단부 부분(77)에 인접하여 위치한 스레딩된 구역(80) 및 제2 단부 부분(77)에 인접하여 위치한 스레딩되지 않은 구역(83)을 포함하도록 도시된다. 이러한 배열로, 컨덕터 장착 요소(60)가 미리 정해진 토크로 조여지는 경우 볼트로 조인 체결길이가 향상되는 스프링 체결력을 제공하도록 터미널(40)에 보다 큰 신축성(stretch)을 제공한다.

컨덕터 장착 요소(60)는 절연체 어셈블리(90)에 의하여 프레임(4)으로부터 전기적으로 격리된다. 절연체 어셈블리(90)는 내부 부분(10) 내에 배열된 제1 절연 요소(93) 및 외부 표면(6) 상에 배열되는 제2 절연 요소 또는 와셔(washer)(95)를 포함한다. 도 4에서 잘 도시된 바와 같이, 제1 절연 요소(93)는 테이퍼링된 표면(109)을 가지는 제2 단부 세그먼트(106)로 연장되는 제1 단부 세그먼트(105)를 포함한다. 이하에서 보다 명확히 될 바와 같이, 테이퍼링된 표면(109)은 프레임(4)의 내부 표면(8)의 만곡부에 일치한다. 제1 절연체 요소(93)는 또한 외벽 섹션(112) 및 컨덕터 요소 수용 구역(116)을 정의하는 내벽 섹션(113)을 포함한다. 컨덕터 요소 수용 구역(116)은, 도시된 일부 실시예에서, 이하에서 보다 명확히 설명할 바와 같이 컨덕터 장착 요소(60)를 수용하도록 크기 및 모양 지어진 일반적으로 6각 프로파일의 형태를 취하는 회전 방지 특성을 가진다. 물론, 다른 회전 방지 특성이 또한 사용될 수 있다.

필드 코일 스트랩(30)을 터미널(40)에 고정하고 터미널(40)을 프레임(4)에 고정하기 위한 방법을 설명함에 있어 도 5 내지 도 9가 이제 참조될 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 절연체 부재(93)는 개구(18)로 삽입 및 압입(press-fit)된다. 제1 절연체 부재(93)를 설치한 이후에, 컨덕터 장착 요소(60)는 컨덕터 장착 요소 수용 구역(116)으로 도입되고, 필드 코일 스트랩(30)은 도 6에서 도시되는 바와 같은 위치로 이동된다. 필드 코일 스트랩(30)은 터미널 장착 섹션(32)이 컨덕터 장착 요소(60)의 중앙 통로(74)에 맞추어 조정되고 똑바로 들어맞도록 위치된다. 여기에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 터미널(40)은 필드 코일 스트랩(30)의 터미널 장착 섹션(32)을 통하여 중앙 통로(74)로 통과된다. 스레드(50)는 스레딩된 구역(80)과 맞물려지고 터미널(40)은 요구되는 토크로 조여진다. 이러한 배열로, 컨덕터 장착 요소(60)는 필드 코일 스트랩(30) 및 터미널(40) 사이에 고체 금속 압축 스택업을 형성하는 스레딩된 클램프 연결을 형성한다. 스레딩된 클램프 연결은 프레임(4)의 기하학적 테두리 내에서 조립되고 해체될 수 있다.

터미널(40)을 설치한 이후에, 도 8에 도시된 바와 같이 제2 절연체 부재(95)가 컨덕터 장착 요소(60)의 제1 단부(63)에 대한 제1 절연체 부재(93) 상에 위치되고 만곡 구역(20) 내에 수용된다. 와셔(134)는 제2 절연체 부재(95) 상에 위치되고 수용되고 기계적 파스너 또는 토크 너트(140)는 터미널(40)을 프레임(4)에 고정하도록 스레드(50)와 맞물려진다. 터미널(40)이 설치되면, 도 9에 도시된 바와 같이 링 터미널(149)을 가지는 컨덕터(146)는 추가적인 기계적 파스너(150)로 부착되고 고정될 수 있다. 컨덕터(146)는 프레임(4)에 장착된 솔레노이드(도시되지 않음)로 시동 모터(2)를 전기적으로 연결할 수 있다.

여기에서, 예시적인 실시예는 용접, 납땜 등을 필요로 하지 않으면서 시동 모터에서 컨덕터를 터미널에 결합하기 위한 시스템을 제공함이 이해되어야 한다. 보다 구체적으로, 예시적인 실시예는 용접 또는 내부 컴포넌트에 손상을 야기할 수 있는 다른 동작을 필요로 하지 않으면서 시동 모터의 프레임을 통하여 연장되는 터미널로 필드 코일 스트랩을 결합하기 위한 시스템을 제공한다. 시동 모터 설계는 내부 자유 공간이 감소되도록 바뀌고 있다. 내부 자유 공간에서의 감소는 내부 컴포넌트를 용접 또는 다른 그러한 곤란한 동작에 의하여 생산되는 열로부터 보호하게 한다. 또한, 기존 시스템은 신뢰할 수 있고, 낮은 저항 및 강한 전기적 연결을 허용하기 위한 충분한 물리적 공간을 간단히 제공하지 않는다.

본 발명은 내부 시동 모터 컴포넌트를 열 등으로부터 보호할 필요 없이, 필드 코일 스트랩 및 터미널 간의 낮은 저항, 강한 전기적 결속을 만들어 내는 시스템을 제공한다. 이러한 방식으로, 본 발명은 설립된 요구되는 전기적 연결을 위해 제한적 공간을 가지는 시스템에서 사용될 수 있다. 요구되는 전기적 연결에 더하여, 예시적인 실시예는 그라운드(ground)로부터 전기적 격리를 제공하는 프레임의 내측 및 외측 양자에서 절연을 제공한다. 터미널이 감겨진 필드에 연결되어 있는 것으로 도시되고 설명되어온 한편, 일부 예시적 실시예는 또한 영구 자석 필드를 가지는 스테이터 모터로 통합될 수도 있음이 더 이해되어야 한다. 그러한 경우에, 터미널은 브러시 어셈블리를 통하여 전기자에 전기적으로 연결될 것이다.

본 발명이 예시적인 실시예 또는 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있으며 균등물이 그 요소에 대하여 대체될 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 그 본질적인 범위를 벗어나지 않으면서 많은 수정이 본 발명의 교시로의 특정 상황 또는 재료를 조정하도록 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실시하기 위하여 고려된 최적의 방식으로서 개시된 특정 실시예에 제한되지 않고 본 발명이 청구항의 범위 내에 들어가는 모든 실시예를 포함할 것임이 의도된다.

Claims

터미널 장착부를 포함하는 프레임;
상기 프레임에 대하여 고정적으로 장착된 필드(field);
상기 필드에 대하여 회전 가능하게 지지된 전기자(armature);
상기 필드 및 상기 전기자 중 하나에 전기적으로 연결된 컨덕터 - 상기 컨덕터는 터미널 장착 섹션을 가짐 -;
상기 필드 및 상기 전기자 중 하나에 전기적으로 연결된 터미널 - 상기 터미널은 상기 컨덕터의 상기 터미널 장착 섹션 및 상기 프레임의 상기 터미널 장착부를 통하여 연장되고, 상기 터미널은 복수의 스레드(thread)를 포함함 -; 및
상기 복수의 스레드와 스레딩 가능하게 맞물린 컨덕터 장착 요소
를 포함하고,
상기 컨덕터 장착 요소는 상기 컨덕터 및 상기 터미널 사이의 고체 금속 압축 스택업 연결(solid metal compressive stack up connection)을 형성하는 스레딩된 클램프 연결(threaded clamped connection)을 형성하도록 구성되는, 시동 모터.
제1항에 있어서,
상기 컨덕터 장착 요소는 제1 단부를 포함하고, 상기 제1 단부는 중간부, 외벽 및 내벽을 통하여 제2 단부로 연장되고, 중앙 통로를 정의하는 상기 내벽은 상기 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되고, 상기 내벽은 스레딩된 구역 및 스레딩되지 않은 구역을 포함하는, 시동 모터.
제2항에 있어서,
상기 컨덕터 장착 요소 주위로 연장되는 절연체 부재
를 더 포함하는 시동 모터.
제3항에 있어서,
상기 절연체 부재는 컨덕터 장착 요소 수용 구역을 정의하는 내벽 섹션 및 외벽 섹션을 포함하는, 시동 모터.
제4항에 있어서,
상기 컨덕터 장착 요소는 회전 방지 요소를 포함하는, 시동 모터.
제5항에 있어서,
상기 컨덕터 요소 수용 구역은 상기 컨덕터 장착 요소의 상기 회전 방지 요소와 협력하는 회전 방지 특성을 포함하는, 시동 모터.
제3항에 있어서,
상기 절연체 부재는 상기 터미널 장착부를 통하여 상기 프레임으로 압입(press-fit)하는, 시동 모터.
제7항에 있어서,
상기 절연체 부재는 제1 절연체 부재 및 제2 절연체 부재를 포함하고, 상기 제1 절연체 부재는 상기 터미널 장착부에서 상기 프레임 내에 배열되고 상기 제2 절연체 부재는 상기 터미널 장착부에서 상기 프레임의 외부에 배열되는, 시동 모터.
제1항에 있어서,
상기 컨덕터 장착 요소는 전기적으로 도전성인 재료로부터 형성되는, 시동 모터.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기 컨덕터는 필드 코일 스트랩을 포함하는, 시동 모터.
자동차 시동 모터에 전기 터미널을 제공하는 방법으로서,
컨덕터에 형성된 터미널 수용 개구를 통하여 헤드부를 가지는 터미널을 통과시키는 단계;
상기 컨덕터를 상기 헤드부 상으로 압축하도록 컨덕터 장착 요소를 상기 터미널에 부착하는 단계;
상기 자동차 시동 모터의 프레임에 형성된 개구를 통하여 상기 터미널을 통과시키는 단계; 및
상기 터미널을 상기 자동차 시동 모터에 장착하는 단계
를 포함하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 컨덕터 장착 요소를 상기 터미널에 부착하는 단계는 상기 컨덕터 및 상기 터미널 사이의 고체 금속 압축 스택업을 형성하는 스레딩된 클램프 연결을 형성하도록 상기 컨덕터 장착 요소를 상기 터미널에 스레딩하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 컨덕터 장착 요소를 상기 터미널에 부착하는 단계는 상기 컨덕터 장착 요소를 요구되는 토크로 조이는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 터미널을 상기 프레임으로부터 전기적으로 절연하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 터미널을 상기 프레임으로부터 전기적으로 절연하는 단계는 절연체에서 상기 컨덕터 장착 요소를 부분적으로 인캡슐레이팅(encapsulating)하는 단계를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 컨덕터 장착 요소를 부분적으로 캡슐링하는 단계는 상기 절연체에 형성된 컨덕터 요소 수용 구역에서 상기 컨덕터 장착 요소를 포지셔닝(positioning)하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 터미널을 상기 프레임에 장착하는 단계는 기계적 파스너(fastener)를 상기 터미널에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 기계적 파스너를 요구되는 토크로 상기 터미널에 조이는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 기계적 파스너를 조이는 단계는 상기 터미널의 상기 헤드부를 상기 절연체를 향하여 이동하는 단계를 포함하는. 방법.
제11항에 있어서,
상기 컨덕터에 형성된 터미널 수용 개구를 통하여 상기 터미널을 통과시키는 단계는 필드 코일 스트랩을 통하여 상기 터미널을 통과시키는 단계를 포함하는, 방법.