KR20150077893A - 회전자, 이를 적용한 유도 모터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

회전자, 이를 적용한 유도 모터 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 회전자는, 내측에 다수의 슬롯이 형성되는 적층 코어; 상기 다수의 슬롯 사이에 삽입되는 다수의 회전자 바; 상기 회전자 바의 양단에 조립 체결되는 한 쌍의 엔드링; 상기 회전자 바의 양단 외면과 조립 체결 방식으로 체결되는 한 쌍의 리테이너; 및 상기 한 쌍의 엔드링에 내삽되는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

회전자, 이를 적용한 유도 모터 및 이의 제조 방법{Rotor, Induction motor having the same, and Method for manufacturing the same}
본 발명은 회전자에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유도모터의 회전자 바 및 엔드링의 조립 구조에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 회전자 바 및 엔드링 조립 구조를 적용한 유도 모터에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 회전자 바 및 엔드링 조립 구조를 제조하는 제조 방법에 대한 것이다.
유도 모터의 회전자는 전기강판, 회전자 바, 엔드링으로 구성된다. 일반적으로 동(구리) 회전자 바가 사용된다. 이 경우, 전기강판 형상에 맞는 동회전자 바를 제작하여 전기강판에 삽입후 상/하 동 회전자 바와 엔드링 부분을 용접을 통해 연결한다.
엔드링 형상을 도넛 형태로 하여 동 회전자 바와 연결하는 것이 가장 간단한 방법이다. 이를 보여주는 도면이 도 1에 도시된다. 도 1을 참조하면, 고정자(1), 회전자(2), 프레임(3) 그리고 회전축(4)과 이를 지지하는 베어링(5)으로 이루어진다.
이중, 상기 회전자(2)는 회전자 코아(6)와 회전자 권선(7)으로 구성되는데, 상기 회전자 권선(7)은 회전자 바(8)와 상기 회전자 바(8)의 양끝단에 용접된 엔드링(9)으로 구성되어 있다. 이때, 상기 회전자 바(8)는 막대형상으로 성형된 후 엔드링(9)에 용접으로 접합된다.
이러한 회전자 바와 엔드링 용접 구조에 따르면 다음과 같은 문제점이 있었다.
용접시 높은 열에 의해서 회전자 바와 엔드링의 소재강도가 떨어지므로, 고속 회전시 파괴되는 문제점 있었다.
또한, 용접 부위에 응력집중이 발생하여 접합의 취약성이 있으므로 고속 회전시 파괴되는 문제점 있었다.
또한, 용접부의 접합면적이 줄어들거나 용접가스에 의해서 용접부 기공이 존재함에 따라 전기저항이 커지며 모터의 효율이 떨어지고 모터의 성능이 저하되었다.
또한, 공정이 많이 요구된다는 단점이 있었다. 부연하면, ①코어 슬롯 사이에 회전자 바를 삽입하는 공정, ② 회전자 바와 엔드링을 정렬하는 공정, ③ 회전자 바와 엔드링 사이 은동판 삽입 공정, ④ 회전자 바와 엔드링 사이 플럭스 주입 공정, ⑤ 회전자 바와 엔드링 브레이징 용접 공정, ⑥ 회전자 바와 엔드링 담금질 공정, ⑦ 엔드링 가공 공정, ⑧ 리테이너 열박음 공정, ⑨ 샤프트 조립 공정 등의 9 단계 공정이 요구되었다.
1. 한국공개실용신안번호 제1999-0014768호 2. 한국공개특허번호 제10-2009-0007050호 3. 한국공개특허번호 제10-2010-0087865호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 용접시 높은 열에 의해서 회전자 바와 엔드링의 소재강도가 저하되는 문제점을 해결하는 회전자, 이를 적용한 유도 모터 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 용접시 용접부위에 응력집중 발생하여 접합부위가 취약해 지는 문제점을 해결하는 회전자, 이를 적용한 유도 모터 및 이의 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 용접시 용접부의 접합면적이 줄어들거나 용접가스에 의해서 용접부 기공이 발생되는 문제점을 해결하는 회전자, 이를 적용한 유도 모터 및 이의 제조 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 용접시 높은 열에 의해서 회전자 바와 엔드링의 소재강도가 저하되는 문제점을 해결하는 회전자를 제공한다.
상기 회전자는,
내측에 다수의 슬롯이 형성되는 적층 코어;
상기 다수의 슬롯 사이에 삽입되는 다수의 회전자 바;
상기 회전자 바의 양단에 조립 체결되는 한 쌍의 엔드링;
상기 회전자 바의 양단 외면과 조립 체결 방식으로 체결되는 한 쌍의 리테이너; 및
상기 한 쌍의 엔드링에 내삽되는 샤프트;를 포함한다.
이때, 상기 조립 체결 방식은 나사 조립 방식인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다수의 회전자 바의 양단 외면 및 상기 한 쌍의 리테이너의 내면에는 나사상이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다수의 회전자 바의 양단 외면은 바깥쪽에서 안쪽으로 일정한 각도의 경사도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 리테이너의 내면은 안쪽에서 바깥쪽으로 일정한 각도의 경사도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 나사상은 테이퍼 암나사 또는 테이퍼 수나사인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다수의 회전자 바 또는 한 쌍의 엔드링의 재질은 동(Cu) 또는 알루미늄(Al)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다수의 회전자 바는 상기 엔드링의 홈에 완전 밀착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 위에서 제시된 회전자; 및 상기 회전자를 포삽하는 고정자;를 포함하는 유도 모터를 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, 적층 코어의 슬롯 사이에 다수의 회전자 바를 삽입하는 단계; 상기 다수의 회전자 바의 양단에 한 쌍의 엔드링을 조립 체결하여 정렬하는 단계; 상기 다수의 회전자 바의 양단 외면에 나사상을 형성하는 단계; 상기 다수의 회전자 바의 양단 외면에 한 쌍의 리테이너를 조립하는 단계; 및 상기 한 쌍의 엔드링에 샤프트를 내삽하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 리테이너에 테이퍼 암나사를 가공하고, 회전자 바에 테이퍼 수나사를 가공하여 리테이너와 회전자 바를 나사로 완전 체결하므로 회전자 바와 엔드링 조립시 용접 공정이 요구되지 않는다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 용접 공정을 삭제함으로써 조립공정 수를 줄일 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 용접 공정이 요구되지 않으므로 용접시 높은 열에 의해서 회전자 바와 엔드링의 소재강도가 저하되는 문제점 해결할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 용접 공정이 삭제됨에 따라 용접시 용접부위에 응력집중 발생하여 접합부위가 취약해 지는 것을 해결할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 용접 공정이 삭제됨에 따라 용접시 용접부의 접합면적이 줄어들거나 용접가스에 의해서 용접부 기공이 발생됨을 해결할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 유도 전동기의 구조를 보인 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엔드링(210), 회전자 바(220), 적층 코어(230)로 구성되는 회전자(200)의 조립 사시도이다.
도 3은 도 2에 의해 조립된 회전자(200)의 양단에 리테이너(310-1,310-2)를 조립하는 개념도이다.
도 4는 도 3에 의해 조립된 회전자(200)에서 회전자 바와 리테이너의 결합 구조를 일부 절개 확대하여 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 회전자 바가 안쪽으로 힘을 받게 되어 리테이너가 엔드링의 홈에 완전 밀착되는 상태를 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 회전자 바가 안쪽으로 힘을 받게 되어 리테이너가 엔드링의 홈에 완전 밀착되는 상태를 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회전자 바에 리테이너를 조립하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 회전자, 이를 적용한 유도 모터 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엔드링(210), 회전자 바(220), 적층 코어(230)로 구성되는 회전자(200)의 조립 사시도이다. 도 2를 참조하면, 적층 코어(230)의 내측에 형성되는 다수의 슬롯(미도시) 사이에 다수의 회전자 바(220)가 삽입된다. 즉 부연하면, 적층 코어(230)는 슬롯과 슬롯 사이에 회전자 바가 삽입된다.
다수의 회전자 바(220)가 다수의 슬롯 사이에 삽입되면, 양단에 엔드링(210)을 삽입한다. 엔드링(210)은 내측에 하나의 형상인 원형의 띠가 있고, 이 원형의 띠상에 “ㄷ”자 형상의 다수의 조각들이 형성된다. 따라서, 이들 "ㄷ" 자 형상의 안쪽에 각각 회전자 바(220)가 삽입되어 고정된다.
다수의 회전자 바(220) 및/또는 엔드링(210)의 재질은 동(Cu) 또는 알루미늄(Al)이 사용된다. 회전자 바 및 엔드링을 알루미늄 재질로 사용하는 경우, 알루미늄 다이캐스팅을 통해 회전자 바와 엔드링 일체형을 위해 회전자 바와 엔드링을 동시에 제작을 한다. 물론, 유도 모터의 효율을 개선하기 위해 알루미늄 대신 저항율이 낮은 구리를 사용하는 것도 가능하다.
도 3은 도 2에 의해 조립된 회전자(200)의 양단에 리테이너(310-1,310-2)를 조립하는 개념도이다. 도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 엔드링(210)이 다수의 회전자 바(220)에 조립된 후 엔드링(210)의 중공(211)에 샤프트(320)가 삽입된다.
이러한 샤프트(320)가 삽입된 상태에서, 양단에 리테이너(310-1,310-2)가 다수의 회전자 바(220)의 말단과 체결 조립된다. 부연하면, 좌측 말단에 제 1 리테이너(310-1)를 삽입하여 체결 조립하고, 우측 말단에 제 2 리테이너(310-2)를 삽입하여 체결 조립한다.
도 4는 도 3에 의해 조립된 회전자(200)에서 회전자 바와 리테이너의 결합 구조를 일부 절개 확대하여 보여주는 개념도이다. 도 4를 참조하면, 제 1 리테이너(310-1)가 회전자 바(220)에 나사 조립 방식으로 조립 체결된다. 이를 위해, 회전자 바(220)의 말단 외면에 나사상 형상(420)이 형성된다.
물론, 이러한 회전자 바(220)의 말단 외면에 형성된 나사상 형상(420)에 엇갈리게 치합되는 나사상 형상이 제 1 리테이너(310-1)의 내면에도 형성된다. 예를 들면, 회전자 바(220)의 말단 외면에 테이퍼 수나사가 가공되어 형성되고, 제 1 리테이너(310-1)의 내면에 테이퍼 암나사가 가공되어 형성될 수 있다.
물론, 이와 반대로, 회전자 바(220)의 말단 외면에 테이퍼 암나사가 가공되어 형성되고, 제 1 리테이너(310-1)의 내면에 테이퍼 수나사가 가공되어 형성될 수도 있다.
또한, 회전자 바(220)의 말단 외면은 바깥쪽에서 안쪽으로 일정한 각도의 경사도를 갖는다. 이와 함께, 제 1 리테이너(310-1)의 내면은 이와 반대로 바깥쪽에서 안쪽으로 일정한 각도의 경사도를 갖는 것을 특징으로 한다. 즉, 서로 경사면이 맞닿아 정합되는 구조이다.
도 4에서는 좌측 부분만 도시하였으나, 우측 부분도 이와 유사하게 적용된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 회전자 바가 안쪽으로 힘을 받게 되어 리테이너가 엔드링의 홈에 완전 밀착되는 상태를 보여주는 개념도이다. 도 5를 참조하면, 다수의 회전자 바(220)는 제 1 리테이너(310-1)의 테이퍼 나사에 의해서 안쪽으로 힘(511,512)을 받게 된다. 따라서, 제 1 리테이너(310-1)가 엔드링의 홈에 완전 밀착된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 회전자 바가 안쪽으로 힘을 받게 되어 리테이너가 엔드링의 홈에 완전 밀착되는 상태를 보여주는 개념도이다. 도 6을 참조하면, 다수의 회전자 바(220)는 제 1 리테이너(310-1)의 테이퍼 나사에 의해서 안쪽으로 힘(610)을 받게 되어 엔드링의 홈에 완전 밀착된다.
도 2 내지 도 6에 의한 회전자(200)는 상기 회전자(200)를 포삽하는 고정자(미도시)를 포함하는 유도 모터에 적용된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회전자 바에 리테이너를 조립하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 적층 코어(도 2의 230)의 슬롯 사이에 다수의 회전자 바(도 2의 220)를 삽입한다(단계 S710).
다수의 회전자 바(220)가 삽입 완료되면, 상기 다수의 회전자 바의 양단에 한 쌍의 엔드링을 조립 체결하여 정렬한다(단계 S720).
이후, 상기 다수의 회전자 바의 양단 외면에 나사상을 형성한다(단계 S730). 부연하면, 테이퍼 나사 가공을 통해 회전자 바의 말단 일부에 나사상을 형성한다.
회전자 바에 나사상이 형성되면 한 쌍의 리테이너를 양단에 조립한다(단계 S740). 물론, 미리 조립전에 한 쌍의 리테이너에도 테이퍼 나사 가공을 통해 나사상이 형성되어 있다.
한 쌍의 엔드링(도 2의 210)의 중공(211)에 샤프트를 내삽하여 회전자(200)를 완성한다(단계 S750).
200: 회전자
210: 엔드링 211: 중공
220: 회전자 바 230: 적층 코어
310-1,310-2: 리테이너
320: 샤프트

Claims (15)

  1. 내측에 다수의 슬롯이 형성되는 적층 코어;
    상기 다수의 슬롯 사이에 삽입되는 다수의 회전자 바;
    상기 회전자 바의 양단에 조립 체결되는 한 쌍의 엔드링;
    상기 회전자 바의 양단 외면과 조립 체결 방식으로 체결되는 한 쌍의 리테이너; 및
    상기 한 쌍의 엔드링에 내삽되는 샤프트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조립 체결 방식은 나사 조립 방식인 것을 특징으로 하는 회전자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 회전자 바의 양단 외면 및 상기 한 쌍의 리테이너의 내면에는 나사상이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 회전자 바의 양단 외면은 바깥쪽에서 안쪽으로 일정한 각도의 경사도를 갖는 것을 특징으로 하는 회전자.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 리테이너의 내면은 안쪽에서 바깥쪽으로 일정한 각도의 경사도를 갖는 것을 특징으로 하는 회전자.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 나사상은 테이퍼 암나사 또는 테이퍼 수나사인 것을 특징으로 하는 회전자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 회전자 바 또는 한 쌍의 엔드링의 재질은 동(Cu) 또는 알루미늄(Al)인 것을 특징으로 하는 회전자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 회전자 바는 상기 엔드링의 홈에 완전 밀착되는 것을 특징으로 하는 회전자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 회전자; 및
    상기 회전자를 포삽하는 고정자;를 포함하는 유도 모터.
  10. 적층 코어의 슬롯 사이에 다수의 회전자 바를 삽입하는 단계;
    상기 다수의 회전자 바의 양단에 한 쌍의 엔드링을 조립 체결하여 정렬하는 단계;
    상기 다수의 회전자 바의 양단 외면에 나사상을 형성하는 단계;
    상기 다수의 회전자 바의 양단 외면에 한 쌍의 리테이너를 조립하는 단계; 및
    상기 한 쌍의 엔드링에 샤프트를 내삽하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 리테이너의 내면에는 나사상이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 나사상은 테이퍼 암나사 또는 테이퍼 수나사인 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 회전자 바의 양단 외면은 바깥쪽에서 안쪽으로 일정한 각도의 경사도를 갖는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 리테이너의 내면은 안쪽에서 바깥쪽으로 일정한 각도의 경사도를 갖는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 회전자 바는 상기 엔드링의 홈에 완전 밀착되는 것을 특징으로 하는 회전자 제조 방법.
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