KR20190087317A

KR20190087317A - 전동기 및 라디에이터 팬

Info

Publication number: KR20190087317A
Application number: KR1020190004434A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 히르쉬; 오이겐 헤르만; 라인하르트 메너; 마틴 피스터; 야닉 슐츠; 안드레아스 뢰딩; 라이너 쇨레
Original assignee: 브로제 파르초이크타일레 게엠베하 운트 코. 콤만디트게젤샤프트 뷔르츠부르크
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2019-07-24
Also published as: KR102157950B1; EP3849059B1; JP6783333B2; US11133723B2; JP2019126251A; EP3849059A1; CN114204709A; EP3512077B1; CN110048527B; EP3512077A1; CN110048527A; US20190222093A1; DE102018200598A1

Abstract

본 발명은, 축방향(A)으로 연장되는 회전축(D)을 중심으로 회전 가능하게 지지된 회전자(4) 및 고정자 톱니(20)를 갖는 고정자(6)를 구비한 전동기(2)에 관한 것으로, 상기 고정자 톱니(20)는 원주방향(U)으로 연장되는 극 러그(21)를 형성하면서 이뿌리측에서 T자 형상으로 확장되고, 이 경우 극 러그(21)는 각각 지지 견부(43)를 형성하며; 이웃하는 고정자 톱니들(20) 사이에 각각 고정자 권선의 코일(25)을 수용하기 위한 고정자 그루브(24)가 형성되고, 서로를 향하는 극 러그(21) 사이에 각각 그루브 슬롯(30)이 형성되며; 상응하는 개수의 그루브 슬롯(30) 내에 삽입되는 복수의 보강 요소(42)가 제공되며; 이들 보강 요소(42)는 이웃하는 고정자 톱니들(20)의 서로를 향하는 극 러그들(21)에서 지지 견부(43)에 의해 반경방향(R)으로 고정된다.

Description

전동기 및 라디에이터 팬{ELECTRIC MOTOR AND RADIATOR FAN}

본 발명은, 축방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 회전자와; T자 형상으로 확장된 극 러그들을 가지며 반경방향으로 배향된 고정자 톱니들을 갖는 고정자;를 구비한 전동기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이와 같은 전동기를 갖는, 특히 자동차용 라디에이터 팬에 관한 것이다.

브러시리스 전동기는 회전 가능하게 지지된 회전자(로터) 및 고정되어 있는 고정자를 포함한다. 이 경우, 고정자는 방사상으로, 예를 들어 성상으로 배열된 고정자 톱니들을 가지며, 이들 고정자 톱니 사이에 각각 고정자 그루브가 형성되어 있다. 상기 고정자 그루브 내에는, 특히 하나의 와이어로부터 감겨 있는 개별 코일 형상의 고정자 권선이 수용되어 있다. 예를 들어 성상 결선(star connection) 방식 또는 델타 결선 방식으로 서로 결선된 코일에는, 회전 자계를 발생시키기 위해 교류가 공급된다. 또한, 회전자는 예를 들어 영구 자석을 포함하며, 이 영구 자석의 자기장이 코일들에 의해 발생한 고정자의 회전 자계와 상호 작용함으로써, 회전자가 회전 구동된다.

이 경우, 회전자 및 고정자는 각각 특히 와전류 손실을 피하기 위해 적층 코어로서 형성될 수 있다. 예를 들어, WO 2010/145841 A2호로부터, 서로 위·아래로 적층된 개별 시트를 갖는 적층 코어로부터 구현될 수 있는 고정자를 갖는 전동기가 공지되어 있다. 고정자는, 원주 측 요크 및 반경방향 내부로 돌출하는 짝수개의 고정자 톱니를 구비한다. 이 경우, 원주방향으로 매 두 번째 고정자 톱니에는 권선이 없다. 권선을 지지하는 고정자 톱니들은 또한 내측 톱니 단부에 원주방향으로 돌출하는 극 러그를 구비한다.

이처럼 적층 코어를 구비한 고정자를 갖는 전동기의 작동 시, 특정 회전수에서 고정자의 (고유) 진동이 여기될 수 있다. 달리 표편하면 이는 공진이다. 이와 같은 공진은 불리하게 예를 들어 잡음 발생의 증가로 나타난다. 또한, 이와 같이 여기된 진동으로 인해, 고정자와 연결되어 있는 구성 요소의 추가 부하 및 이와 결부된 마모도 증가한다.

본 발명의 과제는, 개선된 음향 특성을 갖는 전동기를 제공하는 것이다. 또한, 이와 같은 전동기를 갖는 라디에이터 팬이 제공되어야만 한다.

전동기와 관련된 과제는 본 발명에 따른 청구항 1의 특징들에 의해 해결된다. 라디에이터 팬과 관련된 과제는 본 발명에 따른 청구항 10의 특징들에 의해 충족된다. 바람직한 개선예들 및 실시예들은 종속 청구항들의 대상이다.

상기 목적을 위해, 전동기는, 축방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 회전자와; 고정자 요크 및 상기 고정자 요크로부터 반경방향으로 배향된, 고정자의 고정자 톱니를 형성하는 적층 코어를 갖는 고정자;를 포함하며, 이 경우 고정자 톱니는 고정자의 원주방향으로 연장되는 극 러그(이끝; tooth tip)를 형성하면서 이뿌리측에서(자유 단부측, 극편 측) T자 형상으로 확장된다. 이 경우, 극 러그들은 각각 이하에서 지지 견부로서 지칭되는 접지 면 또는 접지 윤곽을 형성한다.

또한, 고정자 톱니들 사이에는 고정자 권선의 코일을 수용하기 위한 소위 고정자 그루브가 형성되고, 서로를 향하는 극 러그들 사이에는 각각 그루브 슬롯이 형성된다. 상응하는 개수의 그루브 슬롯 내부에 삽입되어 있는 복수의 보강 요소가 제공된다. 이들 보강 요소는 또한 이웃하는 고정자 톱니들의 서로를 향하는 극 러그에서 상기 극 러그들로부터 형성된 지지 견부에 의해 반경방향으로 고정된다.

여기서 복수의 보강 요소란, 1개, 2개 또는 그 이상의 보강 요소로 이해될 수 있다. 예를 들면, 각각 하나의 보강 요소가 원주방향으로 매 두 번째 그루브 슬롯 내부에 삽입된다. 바람직하게는 보강 요소의 개수가 그루브 슬롯의 개수에 상응함에 따라, 각각의 그루브 슬롯 내에 하나씩의 보강 요소가 삽입된다.

T자 형상으로 확장된다는 것은, 고정자 톱니가 축방향에 수직인 평면 내에서 T자 형상의 횡단면을 가짐을 의미한다. 이 경우, 고정자 요크로부터 반경방향을 따라 연장되는 고정자 톱니는 T자 형상의 수직측 T자형 레그(톱니 섕크)를 형성하는 한편, 원주방향으로 정렬된, 즉, 축방향 및 반경방향에 대해 수직으로 정렬된 극 러그들은 T자 형상의 수평 T-레그(이뿌리)를 형성한다. 이 경우, 수평 T-레그는 자유 단부측에, 즉 회전자를 향하는 고정자 톱니의 측에 또는 회전자와 고정자 사이의 갭(gap)을 향하는 고정자 톱니의 측에 배열되어 있다. 특히, 이 경우에 수평 T-레그는 각각 하나의 극편을 형성한다.

보강 요소는, 예를 들어 전술된 형상 결합에 추가로, 반경방향으로 지지 견부로 인해 추가로 특히 압착에 의한 강제 결합 방식으로 그리고/또는 예를 들어 접착 또는 (초음파) 용접에 의한 재료 결합 방식으로, 상응하는 극 러그와 접합된다.

특히 바람직하게, 보강 요소에 의해 고정자의 보강이 실현된다. 본 발명은, 이때 보강 요소(들)가 특히 원주방향으로 고정자 톱니들에 힘을 가하고, 이러한 방식으로 전체 고정자에 힘을 가함으로써, 고정자의 진동이 감쇠되고, 그리고/또는 고정자의 고유 진동의 고유 주파수가 의도한 대로, 진동 여기가 예상되지 않는 주파수 범위로 이동된다는, 특히 증가한다는 고찰에서 출발한다. 요약하자면, 이러한 방식으로 전동기의 음향 효과가 개선되고, 진동으로 인해 발생하는 마모가 방지된다.

바람직하게, 보강 요소는 코일의 삽입 후에, 예를 들어 소위 니들 와인딩(needle winding)에 의해 상응하는 그루브 슬롯 내부로 삽입된다. 이와 같은 방식에 의해, 권선 또는 권축을 수행하는 공구가 그루브 슬롯을 통과해서 지나갈 수도 있다. 따라서, 특히 고정자의 적층 코어의 변경이 불필요하다. 다시 말해, 고정자의 적층 코어는 지금까지의 방법으로, 그리고 이를 위해 사용된 (천공) 공구에 의해 제조될 수 있다.

바람직한 일 개선예에 따르면, 적층 코어는 복수의 개별 시트로 형성된다. 이 경우, 각각의 개별 시트는 환형 요크 섹션 및 이 환형 요크 섹션과 일체형으로 형성된, 다시 말해 모놀리식으로 일체로 형성되고 반경방향으로 배향된 시트 톱니들을 가지며, 이들 시트 톱니는 이뿌리측에서 고정자의 원주방향으로 연장되는 시트 러그를 형성하면서 T자 형상으로 확장된다. 고정자 요크는 개별 시트의 요크 섹션들로 형성되고, 고정자 톱니는 개별 시트의 시트 톱니로 형성되며, 극 러그는 개별 시트의 시트 러그로 형성된다.

바람직하게, 일체형의 개별 시트들로 형성된 적층 코어를 갖는 상기와 같은 고정자는 비교적 적은 비용으로 제조될 수 있고, 또한 제조되었다. 예를 들어, 소위 성형(star) 요크 디자인으로 제조된 고정자에서는, 제조 시 요크 및 고정자 톱니가 개별 시트로부터 개별 구성 요소로서 천공된 다음에 서로 접합되어야만 한다. 바람직하게 일체형의 개별 시트로 번들링된 고정자의 경우, 상기 단계가 생략되어 방법뿐만 아니라 제조를 위해 필수적인 고정자의 공구도 비용 절감적으로 된다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 극 러그는 자유 단부측에, 서로에 대해 반경방향으로 이격된 2개의 그루브 벽을 가진, 원주방향으로 개방되고 축방향으로 연장되는 그루브를 구비한다. 그루브 벽들 중 하나는 반경방향으로 보강 요소를 위한 지지 견부를 형성하는 한편, 다른 그루브 벽은 반대측 반경방향으로 보강 요소의 지지 견부를 형성한다.

서로에 대해 평행하게 배향된 그루브 벽들은, 그루브의 위치에서 원주방향에 의해 그리고 축방향에 의해 펼쳐진 평면 내에서 연장된다. 양측 홈 벽을 연결하는 홈 바닥은 그에 상응하게 축방향 및 반경방향에 의해 펼쳐진 평면 내에서 연장된다. 달리 표현하면, 그루브들은 각각 원주방향으로 고정자 톱니 내부를 감싼다.

적합한 일 개선예에 따르면, 고정자가, 특히 바람직하게는 고정자의 적층 코어만 플라스틱 압출성형부를 구비하고, 이 플라스틱 압출성형부에 의해 지지 견부 또는 그루브가 완전히 또는 부분적으로 형성된다. 그루브가 플라스틱 압출성형부에 의해 부분적으로 형성되는 경우, 고정자 요크측 그루브 벽은 플라스틱 압출성형부에 의해 형성되고, 회전자측 그루브 벽은 고정자의 적층 코어에 의해 형성된다. 예를 들어, 고정자의 적층 코어는 이를 위해, 요크를 향하는 측에 있는 극 러그의 원주측 단부에, 특히 L자 형상의 노치(notch)를 구비한다. 이 경우, 노치는 그루브를 형성하기 위해 플라스틱 압출성형부로부터 절개되거나 도려내어진다.

그루브가 완전히 플라스틱 압출성형부에 의해 형성되는 경우에는, 양측 그루브 벽이 모두 플라스틱 압출성형부에 의해 형성된다. 본 실시예에서는, 적층 코어의 형상 변경이 불필요하다.

바람직한 일 실시예에서, 보강 요소는 플레이트 또는 소형 플레이트로서, 즉, 플레이트 형태의 또는 소형 플레이트 형태의 부품으로서 구현된다. 특히, 보강 요소는 직사각형이다. 플레이트의 납작한 면은 이하에서 넓은 쪽 면(세로측)이라 지칭되고, 이 납작한 면에 인접하는 면은 제1 및 제2 좁은 쪽 면(가로측)이라 지칭된다. 바람직하게는, 넓은 쪽 면과, 그에 상응하게 제1 좁은 쪽 면이 이 경우 그루브 슬롯의 축방향으로의 연장부에 상응하는 연장부(길이)를 갖는다. 보강 요소는, 제1 좁은 쪽 면이 그루브 슬롯의 길이로 극 러그에 배치되는 방식으로, 그루브 슬롯 내부로 삽입된다.

개별 극 러그 내에 그루브가 형성되는 한, 보강 요소는 그곳에 바람직하게 그루브 앤 텅(groove and tongue)의 형태로 안착되어 반경방향으로 형상 결합 방식으로 접합된다. 이 경우, 플레이트형 보강 요소의 서로 마주 놓여 있는 좁은 쪽 면들에, 그루브와 상보적인 접합 윤곽부가 각각 배치된다. 대안적으로, 플레이트형 보강 요소는, 반경방향으로의 그루브 연장부에 상응하는, 넓은 쪽 면에 대해 수직인 연장부(두께)를 갖는다. 필요하다면, 프레스 핏(press-fit)이 적절하게 허용된다.

복수의 플레이트형 부분이 제공됨으로써, 보강 요소는 예를 들어 여러 부분으로 구현된다. 이 경우, 플레이트형 부분의 넓은 쪽 면들이 서로를 향하거나, 또는 대안적으로 플레이트형 부분의 제2 좁은 쪽 면들이 서로를 향한다. 따라서, 조립 상태에서 보강 요소의 부분들은 반경방향으로 연속으로 또는 축방향으로 위·아래로 겹쳐서 배열된다.

바람직하게는, 보강 요소가 일체형으로 그리고 대칭으로 구현되기도 한다. 특히 바람직하게는, 보강 요소가 세로축에 대해 (넓은 쪽 면들 또는 세로 측들 사이에서) 그리고 가로축에 대해 (좁은 쪽 면들 또는 가로 측들 사이에서) 반사 대칭으로 구현된다. 달리 표현하면, 보강 요소는, 각각 넓은 쪽 면의 수직 이등분선을 통과해서, 상호 인접하는 2개의 좁은 쪽 면 중 각각 하나에 대해 평행하게 연장되는 2개의 평면과 관련하여 바람직하게 반사 대칭으로 구현된다. 대칭 및 일체형의 구현으로 인해, 보강 요소의 조립은 상이한 배향들로 가능하고, 동일하게 그리고 이로써 특히 고장 안전적으로 이루어진다. 그렇기 때문에, 잘못된 배향을 갖는 보강 요소의 조립이 바람직하게 방지된다. 따라서, 보강 요소는 조립을 위해 비용 절감적으로 벌크 제품으로서 제공될 수 있다.

한 적합한 구성에서, 보강 요소는 비자성 재료로 형성된다. 특히 비자성 재료란 재료의 투자율이 5 미만(μ_r < 5), 바람직하게는 1(μ_r = 1)이고, 전기 전도성(시그마)이 40지멘스/미터 미만(σ < 40 S·m^-1), 바람직하게는 1.4지멘스/미터(σ = 1.4 S·m^- ¹)인 재료를 의미한다.

예를 들어, 이 경우에는 폴리아미드(PA6 또는 PA66) 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)와 같은 플라스틱이 사용된다. 플라스틱 버전으로서 지칭되는 상기 실시예는 바람직하게 추가로 전기 전도성을 갖지 않음으로써, 보강 요소 내에서는 와전류 손실이 전혀 발생하지 않는다. 보강 요소가 압착되면, 나아가 비교적 적은 압착력이 필요하기 때문에, 제조에 기인하는 손상이 방지된다. 대안적으로, 보강 요소는 비자성의 그리고 바람직하게는 X5CrNi18-10과 같은 내식성 스테인리스강으로 형성된다. 보강 요소를 위해 자성 재료를 사용하는 경우에 비해, 극 러그에서 자기 접속(magnetic connection)이 일어나지 않기 때문에, 바람직하게 엔진의 네트 출력(net power)이 감소되지 않는다.

보강 요소의 재료의 선택은 고정자의 음향 특성에도 영향을 미친다. 따라서, 특히 보강 요소의 플라스틱 버전에서 발생하는 고정자의 진동이 비교적 강하게 감쇠된다. 그에 반해, 스테인리스강 버전에 의해서는 고정자의 강성이 증가하고 진동 여기가 감소된다.

이 경우, 보강 요소는 바람직한 실시예에서 단부측의 좁은 쪽 면들 중 하나 이상의 좁은 쪽 면에, 축방향으로 개별 극 러그와의 형상 결합을 위한 추가 접합 윤곽부를 구비한다. 바람직하게, 단부측의 2개의 좁은 쪽 면이 각각 접합 윤곽부를 하나씩 구비한다. 단부측의 좁은 쪽 면은, 극 러그와 함께 그루브 앤 텅 형태의 접합을 구현하기 위해 형성되지 않은, 전동기 내에 보강 요소가 조립된 상태에서 축방향에 대해 수직으로 배향된 좁은 쪽 면이다.

예를 들어, 접합 윤곽부가 제1의 단부측 좁은 쪽 면에서는 추가의 지지 견부로서 형성됨으로써, 보강 요소가 밖으로 이탈하지 않도록 하기 위해, 제1의 단부측 좁은 쪽 면으로부터 다른 제2의 단부측 좁은 쪽 면까지 고정되어 있다. 예를 들어 추가로, 제2의 단부측 좁은 쪽 면은 상기 면에 대해 수직으로 돌출하는 로킹 후크 또는 스냅 후크를 구비하며, 이와 같은 로킹 후크 또는 스냅 후크는, 특히 플라스틱 압출성형부에 배치되거나 일체로 형성되는 상응하는 윤곽부에 의해 고정된다.

바람직하게, 접합 윤곽부는, 조립 상태에서 개별 극 러그와 축방향 후방 고정부를 형성하는 핀으로서 형성되어 있다. 예를 들어, 보강 요소가 스테인리스강 버전으로 구현된 경우에는, 핀이 상응하는 단부측의 좁은 쪽 면에 대해 수직으로 세워진다. 보강 요소가 그루브 슬롯 내부로 삽입된 후에는, 핀이 축방향의 후방 고정부를 형성하기 위해 원주방향으로 구부러진다. 플라스틱 버전에서는, 보강 요소의 핀이 예를 들어 단부측에서 원주방향으로 상호 멀어지도록 기울어져 있다. 조립 과정 중에 핀이 탄성적으로 (서로를 향하여) 휘어지거나 구부러짐으로써, 핀은 완전히 삽입된 상태에서 축방향으로 정렬된 하나 이상의 구성 요소를 이용하여 고정자 톱니의 상응하는 극 러그의 후방에 맞물린다.

추가로 바람직하게는, 보강 요소를 수용하는 그루브는 축방향으로 연속하지 않는다. 이 경우, 그루브는 자신의 단부측들 중 일측에서 축방향을 기준으로 보강 요소를 위한 지지부를 구비한다. 그 다음에, 보강 요소는 조립 중에 다른 단부측으로부터 그루브 내부로 삽입된다. 이 경우, 접합 윤곽부가 지지부의 후방에 맞물림으로써, 축방향으로의 형상 결합이 비교적 신뢰성 있게 형성된다.

다시 말해, 보강 요소는 형상 결합의 결과로 풀림 방지되고, 이는 전동기 작동 중의 안전과 관련하여 사용자에게뿐만 아니라, 전동기 또는 전동기 근방에 배열치된 다른 구성 요소들의 손상을 방지하기 위해서도 특히 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 보강 요소에는, 개별 고정자 그루브 내로 연통되는 하나 이상의 관통 개구가 제공된다. 특히, 보강 요소는 리세스로서 구현되거나 보어에 의해 형성된 관통 개구를 구비하며, 이 관통 개구는 연속적이고, 보강 요소의 넓은 쪽 면에 대해 수직으로 연장된다. 바람직하게, 보강 요소는 상기와 같은 복수의 관통 개구를 구비한다. 관통 개구는 예를 들어 원형, 장공형 또는 슬롯형이다. 이와 같은 관통 개구에 의해, 한편으로는 보강 요소를 통한 공기 순환이 가능해져서 냉각이 개선된다. 또한, 전동기 내부로 유입될 수 있는 오염 입자 또는 물이 상기 관통 개구를 통과하여 고정자 그루브로부터 외부로 용이하게 배출될 수 있다. 다른 한 편으로, 보강 요소가 전기 전도성으로 구현된 일 실시예에서는, 관통 개구가 와전류 손실을 감소시키거나 방지하기 위해 이용된다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 특히 자동차의 라디에이터 팬은, 특히 이 라디에이터 팬을 회전 방식으로 구동하는 전술된 변형예들 중 일 변형예의 전동기를 구비한다. 특히, 이 경우에 라디에이터 팬의 본 발명에 따른 전동기는 고정자 그루브의 개수에 상응하는 개수의 보강 요소를 구비하며, 이들 보강 요소는 고정자 톱니의 극 러그에 배치된 지지 견부에 의해서 상응하는 그루브 슬롯 내부에 고정된다. 이 경우, 특히 그루브는 고정자의 플라스틱 압출성형부에 의해 부분적으로 또는 완전히 형성된다. 특히 바람직하게는, 보강 요소에 의해 라디에이터 팬의 음향 특성이 개선된다. 따라서, 결과적으로 라디에이터 팬의 작동 시 비교적 쾌적하게 느껴지는 음향이 실현된다.

이하에서는, 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 내부 회전자로서 형성된 회전자 및 고정자를 가진 전동기를 구비한 라디에이터 팬의 분해도로서, 상기 고정자의 고정자 톱니가 반경방향으로 회전자 쪽으로 연장되고, 상기 고정자 톱니가 자유 단부측에서 극 러그를 형성하면서 확장된다.
도 2a 및 도 2b는 복수의 개별 시트로 형성된 고정자의 적층 코어의 평면도로 및 확대된 사시 단면도로서, 상기 개별 시트들은 각각의 요크 섹션을 가지며, 이 요크 섹션으로부터 상기 요크 섹션에 일체로 형성된 고정자 톱니가 반경방향으로 연장된다.
도 3은 적층 코어 및 플라스틱 압출성형부를 구비한 고정자의 사시도로서, 극 러그들 사이에 형성된 그루브 슬롯 내에 각각 고정자를 보강하기 위한 보강 요소가 삽입되어 있고, 상기 극 러그에 의해 형성된 지지 견부가 고정되어 있다.
도 4는 도 3의 영역 "Ⅳ"의 확대도로서, 여기서 보강 요소는 단부측의 좁은 쪽 면에 각각 핀으로서 형성된 접합 윤곽부를 가지며, 이 접합 윤곽부는 극 러그와 함께 조립 상태에서 축방향 후방 고정부를 형성한다.
도 5는 도 4에 따른 고정자에서 보강 요소가 제거된 모습을 도시하며, 여기서 고정자는 극 러그의 영역에 원주방향으로 개방된, 보강 요소를 수용하기 위한 그루브를 구비한다.
도 6은 넓은 쪽 면에 형성된 관통 개구, 단부측의 좁은 쪽 면에 대해 수직으로 돌출하는 핀, 및 상기 좁은 쪽 면에 인접하는 제2 좁은 쪽 면을 갖는 보강 요소의 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 단부측의 좁은 쪽 면에 탄성 핀을 가지고 제2 좁은 쪽 면에 각각 하나의 접합 윤곽부를 갖는, 보강 요소의 한 대안적 실시예에서 상기 보강 요소의 넓은 쪽 면의 평면도 및 사시도이다.
도 8은 대응 그루브 슬롯 내로 삽입되는, 보강 요소의 2개의 또 다른 대안적 구성을 갖는 고정자의 횡단면도로서, 여기서 고정자 톱니의 극 러그들은 각각 보강 요소를 위한 지지 견부로서 이용된다.

모든 도면에서 서로 상응하는 부재들에는 동일한 참조 부호가 부여된다.

도 1은, 회전자(4) 및 고정자(6)를 갖는 전동기(2)를 구비하는, 특히 도면에 더 이상 도시되지 않은 자동차에 사용하기 위해 제공된 라디에이터 팬(1)을 분해도로 보여준다. 회전자(4)는 액슬 핀(8)에 의해 회전축(D)을 중심으로 회전하도록 지지되며, 이 경우 회전축(D)은 축방향(A)으로 연장된다. 이 경우, 액슬 핀(8)은 각각 단부측에서 액슬 축(8)에 배열된 베어링(10)에 의해 지지되어 있다. 도면에서, 회전자(4)는 내부 회전자로서 형성되어 있는데, 다시 말해 고정자(6)는 축방향(A)에 대해 수직으로 연장되는 반경방향(R)에 대해 외측에서 회전자(4)를 둘러싼다. 하지만, 도면에 더 이상 도시되지 않은 본 발명에 따른 전동기(2)의 일 변형예에서는, 회전자(4)가 외부 회전자로서 형성되어 있다. 이 경우에는, 이하에 기술된 실시예들이 유사한 방식으로 적용된다.

회전자(4)는 팬 휠(11)과 구동 연결되어 있다. 팬 휠의 외부 둘레에서 팬 휠은 공기 가이드 베인(12)을 구비하고, 이 공기 가이드 베인은 편의상 섹션 방식으로만 도시되어 있다. 팬 휠(11)은, 전동기(2)의 회전자(4)에 고정된 중앙 캡(13)을 구비한다.

팬 휠(11)로부터 먼 쪽을 향하는 전동기(2)의 단부면에는, 엔진 마운트(14)가 라디에이터 팬을 고정시키기 위한 플랜지(15)와 함께 배치되어 있다. 엔진 마운트(14)는 또한 팬 휠(11)로부터 먼 쪽을 향하는 자신의 측에 전자 엔진 시스템(17)용 전자 장치 구획(16)을 구비하며, 이 전자 장치 구획은 조립 상태에서는 전자 장치 구획 덮개(18)에 의해 덮여 있다.

고정자(6)는 실질적으로 중공 원통형의 고정자 요크(19)를 구비한다. 고정자 톱니(20)가 상기 고정자 요크로부터 반경방향으로 회전자(4)까지 연장된다. 이 경우, 고정자 톱니는 자유 단부측에서, 즉, 회전자(4) 쪽을 향하는 단부에서, 고정자(6)에 대하여 원주방향(U)으로, 달리 표현하면 축방향(A) 및 반경방향(R)에 대해 수직으로, 극 러그(21)를 형성하면서 확장된다. 결과적으로, 고정자 톱니(20)는 일 평면에서 축방향(A)에 대해 수직으로 T자 형상을 형성하고, 이 T자 형상의 수평측 T자 형상 레그는 극 러그(21)에 의해 형성된다.

여기서, 고정자(6)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 적층 코어(22) 그리고 적층 코어(22)를 둘러싸는 (플라스틱 재킷) 플라스틱 압출성형부(23)를 구비한다. 이 경우, 회전자 쪽을 향하는 측에서는 고정자 톱니(20)에 플라스틱 압출성형부(23)가 제공되지 않는다. 확장된 고정자 톱니(20)는 극편으로서 형성된다.

이 경우, 이웃하는 고정자 톱니들(20) 사이에 각각 고정자 그루브(24)가 형성되며, 이 고정자 그루브 내에는 고정자 권선의 코일(25)이 수용된다. 이때, 고정자 권선은 회전 자계를 발생시키기 위해 단자(26)에 의해 상응하게 전력을 공급받는다. 이 경우, 극 러그들(21) 사이에 형성되고, 반경방향(R)으로 상응하는 고정자 그루브(24)를 회전자(4)와 고정자(6) 사이에 형성된 공기 갭과 연결하는 슬롯 형상의 개구를 그루브 슬롯(30)이라고 지칭한다. 달리 표현하면, 서로를 향하는 극 러그들(21) 사이에 그루브 슬롯(30)이 각각 하나씩 형성된다.

도 2a 및 도 2b는, 고정자(6)의 적층 코어(22)를 보여준다. 적층 코어는 복수의 개별 시트(32)로 형성된다. 이 경우, 각각의 개별 시트는 환형 요크 섹션(34) 및 상기 요크 섹션과 일체형으로 형성된, 더 상세하게 말하자면 모놀리식으로 형성된 시트 톱니(36)를 구비하고, 이들 시트 톱니는 반경방향으로 요크 섹션(34)으로부터 중심점까지, 다시 말하자면 요크 섹션(34)의 내부로 연장된다. 톱니 푸트 측(자유 단부측, 내측)에서 시트 톱니(36)가 고정자(6)의 원주방향(U)으로 시트 러그(38)를 형성하면서 확장됨으로써, 시트 톱니(36)는 T자 형상으로 형성된다. 개별 시트(32)는 서로 접합되어 적층 코어(22)를 형성하며, 이 경우 고정자 요크(19)는 개별 시트(32)의 요크 섹션(34)으로 형성되고, 고정자 톱니(20)는 시트 톱니(36)로 형성되며, 극 러그(21)는 시트 러그(38)로 형성된다.

도 3에는, 고정자(6)가 적층 코어(22) 그리고 적층 코어(22)를 둘러싸는 플라스틱 압출성형부(23)와 함께 도시되어 있다. 여기서, 각각의 그루브 슬롯(30) 내부에 보강 요소(42)가 각각 삽입되어 있다. 이때, 극 러그(21)는 각각 보강 요소(42)를 위한 지지 견부(43)를 형성한다. 달리 표현하면, 이웃하는 고정자 톱니들(20)의 서로를 향하는 극 러그들(21)이 지지 견부(43)에 의해 반경방향(R)으로 고정되며, 이 경우 지지 견부(43)는 상응하는 극 러그(21)에 의해서 형성된다. 보강 요소(42)로 인해 고정자(6)의 음향 특성이 변동한다. 특히, 고정자(6)의 진동 여기가 감소되고, 경우에 따라 여기되는 진동이 비교적 강하게 감쇠되고, 그리고/또는 고정자(6) 진동의 (고유) 주파수는 진동 여기가 예상되지 않는 범위로 이동된다.

도 4 및 도 5는, 극 러그(21) 사이에 형성된 그루브 슬롯(30)을 갖는 이웃하는 고정자 톱니(20)를 도 3에 따른 확대 단면도로 보여준다. 이 경우, 도 5에는, 극 러그(21)의 원주방향(U)에 대하여 자유 단부를 더 잘 확인할 수 있도록, 보강 요소(42)가 더 이상 도시되어 있지 않다. 고정자(6)는, 극 러그(21)의 자유 단부측 영역에 원주방향(U)으로 개방된 그리고 축방향(A)으로 연장되는 그루브(44)를 구비한다. 이 경우, 원주방향(U)을 따라 연장되는 그루브(44)의 그루브 벽(46)은 각각 보강 요소(42)를 위한 지지 견부(43)를 형성한다. 전동기(2)의 조립 중에 보강 요소(42)가 각각 상응하는 그루브(44) 내부로 삽입됨으로써, 보강 요소(42)는 그루브 벽(46)에 의해 그루브 슬롯(30) 내에 형성된 지지 견부(43)에 의해서 반경 반향(R)으로 형상 결합 방식으로 고정된다.

그루브(44)를 형성하기 위해, 극 러그(21)에 있는 적층 코어(22)는 자유 단부측에서 원주방향(U)에 대하여, 고정자 요크(19) 쪽을 향하는 측에 노치를 구비한다. 이 경우, 고정자 요크(19)에 마주 놓여 있는 극 러그(21)의 노치의 측은, 공기 갭에 더 가까이 놓여 있는 그루브 벽(46)을 형성하고, 이로써 상응하는 지지 견부(43)를 형성한다. 도 5에 비교적 명확하게 확인할 수 있도록 도시되어 있는 바와 같이, 이 경우에는 플라스틱 압출성형부(23)가 고정자 요크(19)에 더 가까이 놓여 있는 그루브 벽(46)을 형성하는 한편, 고정자(6)와 회전자(4) 사이에 형성된 공기 갭에 더 가까이 놓여 있는 그루브 벽(46)은 상응하는 고정자 톱니(20)의 적층 코어에 의해서 형성된다. 이 경우, 그루브(44)는 축방향(A)으로 연속하지 않는다. 그루브는, 자신의 단부측들 중 하나의 단부측에, 이하에서 지지부(48)로 지칭되는 또 다른 그루브 벽을 구비하며, 이 추가의 그루브 벽은 일 평면에서 축방향(A)에 대해 수직으로 연장된다. 보강 요소(42)가 밖으로 이탈하지 않도록 하기 위해, 상기 그루브 벽은 보강 요소(42)와 함께 축방향으로 그루브(44)의 개방된 단부면으로부터 지지부(48)까지 형상 결합부를 형성한다.

직사각형 플레이트로서 구현된 보강 요소(42)의 넓은 쪽 면(50)으로서 지칭되는 납작한 면은 좁은 쪽 면(52, 54)으로서 지칭되는 플레이트의 면에 인접한다. 보강 요소(42)는 도 6에 확대된 척도로 도시되어 있다. 이 경우, 보강 요소(42)는 넓은 쪽 면(50)에 수직인 연장(두께)을 가지며, 이 연장은 그루브 벽(46)의 간격에 상응한다. 또한, 상기 넓은 쪽 면(50)과, "제1" 좁은 쪽 면(52)으로서 지칭되는 좁은 쪽 면은, 축방향(A)으로의 그루브(44)의 연장에 실질적으로 상응하는 연장부(길이)를 갖는다. 제1 좁은 쪽 면(52)에 인접하는 2개의 단부측 제2 좁은 쪽 면(54)은, 각각 재차 2개의 핀으로서 형성된 접합 윤곽부(56)를 구비한다. 핀이 조립 상태에서 상응하는 고정자 톱니(16)의 극 러그(21)의 후방에 맞물림으로써, 축방향(A)에 대하여 형상 결합이 형성된다.

여기서 보강 요소(42)는 비자성 스테인리스강으로 형성되어 있다. 최초 조립 전에, 핀은 단부측의 좁은 쪽 면(54)에 대해 수직으로 서 있다. 조립 과정 중에, 핀이 형상 결합을 만들기 위해 원주방향(U)으로 구부러진다.

보강 요소(42)는 여기서 일체형으로 그리고 대칭으로 구현된다. 이 경우, 보강 요소(42)는, 넓은 쪽 면(50)의 수직 이등분선을 통과해서 단부측의 좁은 쪽 면(54)에 대해 평행하게 연장되는 평면에 대하여 반사 대칭이며, 마찬가지로 넓은 쪽 면(50)의 수직 이등분선을 통과해서 제1 좁은 쪽 면(52)에 대해 평행하게 형성된 평면에 대하여도 반사 대칭이다.

또한, 보강 요소(42)는, 넓은 쪽 면(50) 내부에 형성된 연속하는 보어로서 구현된 관통 개구(58)를 구비한다. 조립 상태에서, 관통 개구는 상응하는 고정자 그루브(44) 내로 연통된다. 관통 개구(58)에 의해 와류 손실이 감소된다. 또한, 관통 개구(58)는 특히 냉각을 위한 공기 순환을 가능하게 한다.

도 7a 및 도 7b는, 보강 요소(42)의 대안적인 일 실시예를 보여준다. 보강 요소는 플라스틱으로 형성되어 있다. 이 경우에는, 각각 2개의 핀으로서 형성된 접합 윤곽부(56)가 특히 조립 전에 이미 일 평면에서 넓은 쪽 면(50)에 대해 평행하게 자유 단부측에서 상호 멀어지도록 기울어져 있다. 플라스틱으로부터의 구현으로 인해, 핀이 탄성적으로 변형될 수 있음으로써, 핀이 조립 중에 일시적으로 변형되고, 성공적인 조립 후에는 자체 기울기로 인해 상응하는 극 러그(21)의 후방에 맞물리게 된다.

또한, 상기와 같은 보강 요소(42)의 플라스틱 버전은, 반경방향(R)으로의 그루브(44)의 연장부보다 큰 두께를 갖는다. 특히, 이와 같은 방식에 의해서는, 보강 요소(42) 및 이로써 고정자(6)가 더욱 강성으로 형성된다. 다만 제1 좁은 쪽 면(52)의 영역에서만 보강 요소(42)가 좁아짐으로써, 보강 요소는 그곳에서 그루브(44)의 반경방향(R)으로의 연장부에 상응하는 두께를 갖게 되고, 그루브 내부로 삽입될 수 있거나 압착될 수 있다.

도 8은, 축방향(A)에 대해 수직으로 연장되는 절단 평면을 갖는, 고정자(6)의 횡단면에 대한 평면도를 보여준다. 본 도면에는, 극 러그(32)에 의해 형성된 지지 견부(43)에 의해 반경방향으로 고정된 보강 요소(42)의 2개의 또 다른 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 상기 2개 변형예의 제1 변형예는 반경방향(R)으로 연장되는 웨브(60)를 구비하고, 이 웨브는 고정자 요크(19)에 접한다. 즉, 상기 변형예에서 보강 요소(42)는 T자 형상의 횡단면을 갖고, 이 T자 형상 횡단면의 수평측 T자형 레그(62)는 극 러그(62)에 의해 형성된 지지 견부(43)에 접하며, 수직측 T자형 레그(64)는 고정자 요크(19)에 지지된다. 상기 보강 요소(42)는 상응하는 고정자 그루브(24) 내부로 압착되고, 그곳에서 예를 들어 (초음파) 용접에 의해 재료 결합 방식으로 접합된다.

도 8의 보강 요소(42)의 대안적인 제2 변형예는, 도시된 절단 평면에서 실질적으로 H자 형상의 횡단면을 갖는다. 본 변형예의 보강 요소(42)의 수직측 H자형 레그(66)는, 이웃하는 고정자 톱니(20)의 극 러그(32)에 의해 형성된 지지 견부(43)를 둘러싼다. 이때, 수직측 H자형 레그(66)의 간격은, 프레스 핏이 허용되도록 선택되었다. 달리 표현하면, 보강 요소(42)는 압착에 의해서 지지 견부(43)에 강제 결합 방식으로 고정된다. 추가로, 보강 요소는 접착제에 의해서 또는 대안적으로 (초음파) 용접에 의해서 지지 견부(43)에 재료 결합 방식으로 접합된다. 이 경우, 공기 갭 내부로 돌출하는 수직측 H자형 레그(66)는 다른 수직측 H자형 레그(66)에 비해, 수평측 H자형 레그를 따르는 방향으로, 다시 말해 조립 상태에서는 반경 반향(R)으로 더 작은 연장부를 갖는다.

본 발명은 전술된 실시예들에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명의 대상을 벗어나지 않으면서, 당업자로부터 본 발명의 다른 변형예들도 도출될 수 있다. 특히, 또한 실시예들과 관련해서 기술된 모든 개별 특징들은, 본 발명의 대상을 벗어나지 않으면서, 또한 다른 방식으로도 서로 조합될 수 있다.

1: 라디에이터 팬
2: 전동기
4: 회전자
6: 고정자
8: 액슬 핀
10: 베어링
11: 팬 휠
12: 공기 가이드 베인
13: 캡
14: 엔진 마운트
15: 플랜지
16: 전자 장치 구획
17: 전자 엔진 시스템
18: 전자 장치 구획 덮개
19: 고정자 요크
20: 고정자 톱니
21: 극 러그
22: 적층 코어
23: 플라스틱 압출성형부
24: 고정자 그루브
25: 코일
26: 단자
30: 그루브 슬롯
32: 개별 시트
34: 요크 섹션
36: 시트 톱니
38: 시트 러그
42: 보강 요소
43: 지지 견부
44: 그루브
46: 그루브 벽
48: 지지부
50: 넓은 쪽 면
52: 제1 좁은 쪽 면
54: 전면의/제2 좁은 쪽 면
56: 접합 윤곽부
58: 관통 개구
60: 웨브
62: 수평 T-레그
64: 수직측 T자형 레그
66: 수직 H자형 레그
A: 축방향
D: 회전축
R: 반경방향
U: 원주방향

Claims

축방향(A)으로 연장되는 회전축(D)을 중심으로 회전 가능하게 지지된 회전자(4)와; 고정자 요크(19) 및 상기 고정자 요크로부터 반경방향으로 배향된, 고정자(6)의 고정자 톱니(20)를 형성하는 적층 코어(22)를 갖는 고정자(6);를 구비한 전동기(2)로서,
- 고정자 톱니(20)가 고정자(6)의 원주방향(U)으로 연장되는 극 러그(21)를 형성하면서 이뿌리측에서 T자 형상으로 확장되며,
- 극 러그(21)가 각각 지지 견부(43)를 형성하며,
- 이웃하는 고정자 톱니들(20) 사이에 각각 고정자 권선의 코일(25)을 수용하기 위한 고정자 그루브(24)가 형성되고, 서로를 향하는 극 러그들(21) 사이에 각각 그루브 슬롯(30)이 형성되며,
- 상응하는 개수의 그루브 슬롯(30) 내에 삽입되는 복수의 보강 요소(42)가 제공되며,
- 이들 보강 요소(42)는 이웃하는 고정자 톱니들(20)의 서로를 향하는 극 러그들(21)에서 지지 견부(43)에 의해 반경방향(R)으로 고정되어 있는, 전동기(2).
제1항에 있어서, 적층 코어(22)가 복수의 개별 시트(32)로 형성되며,
- 각각의 개별 시트(32)는 환형 요크 섹션(34) 및 상기 환형 요크 섹션과 일체형으로 반경방향으로 배향된 시트 톱니(36)를 가지고, 이들 시트 톱니는 이뿌리측에서 고정자(6)의 원주방향(U)으로 연장되는 시트 러그(38)를 형성하면서 T자 형상으로 확장되며,
- 고정자 요크(34)는 개별 시트(32)의 요크 섹션들(34)로 형성되고, 고정자 톱니(20)는 개별 시트(32)의 시트 톱니(36)로 형성되며, 극 러그(21)는 개별 시트(32)의 시트 러그(38)로 형성되는 것을 특징으로 하는, 전동기(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 극 러그(21)가 자유 단부측에 원주방향(U)으로 개방되고 축방향(A)으로 연장되는 그루브(44)를 구비하며, 상기 그루브(44)의 그루브 벽들(46) 중 하나에 의해 보강 요소(42)를 위한 개별 지지 견부(43)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 전동기(2).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 고정자(6), 특히 고정자의 적층 코어(22)가 플라스틱 압출성형부(23)를 구비하고, 상기 플라스틱 압출성형부에 의해 지지 견부(43) 또는 그루브(44)가 완전히 또는 부분적으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 전동기(2).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소(42)가 특히 직사각형의, 바람직하게는 세로축 및 가로축에 대해 반사 대칭인 플레이트 또는 소형 플레이트 형태의 부품으로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 전동기(2).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소(42)가 비자성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 전동기(2).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소(42)가 하나 이상의 단부측의 좁은 쪽 면(54)에, 축방향(A)으로 개별 극 러그(21)와의 형상 결합을 위한 접합 윤곽부(56)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전동기(2).
제7항에 있어서, 접합 윤곽부(56)는, 조립된 상태에서 극 러그(21)와 함께 특히 축방향 후방 고정 구성요소를 가진 후방 고정부를 형성하는 핀으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 전동기(2).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소(42)에, 개별 고정자 그루브(24) 내로 연통되는 하나 이상의 관통 개구(58)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 전동기(2).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전동기(2)를 구비한, 특히 자동차용의 라디에이터 팬(1).