KR20200122250A - 유도 기계의 로터 및 로터의 케이지형 권선 조립 방법 - Google Patents
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Abstract
유도 기계용 로터는 로터 코어 구조체(102) 및 케이지형 권선을 포함한다. 상기 케이지형 권선은 로터 코어 구조체의 슬롯들 내에 있는 복수의 로터 바들(103, 104), 및 상기 로터 바들의 단부들를 연결하는 엔드링들(105, 106)을 포함한다. 상기 로터 바들의 단부들은, 로터 바들의 단부들로 향하는 축방향 압력에 의해 야기되는 상기 로터 바들의 단부들의 횡방향 확장에 의해, 엔드링들의 개구들에 부착된다. 상기 로터 바들의 재질은 상기 엔드링들의 재질보다 더 부드럽다. 따라서, 상기 로터 바들의 단부들이 축방향으로 가압될 때 엔드링들의 원치 않는 변형이 방지된다. 상기 엔드링들의 재질은, 예를 들어 크롬 및 지르코늄이 첨가된 구리 합금이고, 상기 로터 바들의 재질은, 예를 들어 구리일 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 회전 전기 기계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 유도 기계의 로터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유도 기계(induction machine) 및 상기 유도 기계의 로터의 케이지형 권선(cage winding) 조립 방법에 관한 것이다.
모터 및 발전기와 같은 회전 전기 기계는 일반적으로 그 사이에 자속이 발생되도록 배치되는 고정자와 로터를 포함한다. 유도 기계의 로터는 일반적으로 로터 코어 구조체, 샤프트 및 케이지형 권선을 포함한다. 케이지형 권선은 로터 바(rotor bar) 및 엔드링(end-ring)들을 포함한다. 로터 바는 로터 코어 구조체의 슬롯에 위치된다. 엔드링은 로터 코어 구조체의 단부 영역에서 로터 바의 단부에 연결된다. 로터 코어 구조체는 일반적으로 서로 전기적으로 절연되어 로터의 축 방향으로 적층되는 강자성 강판으로 구성된 적층 구조체이다. 그러나, 특히 많은 고속 유도 기계에서, 로터 코어 구조체는 고체 강철로 이루어진다. 고체 강철로 이루어진 로터 코어 구조체는 로터의 샤프트와 함께 고체 강철(solid steel)의 단일 조각(single piece)을 구성할 수 있다.
많은 유도 기계에서 로터 바와 엔드링은 별개의 전기 전도성 재질의 조각으로 제조되고, 엔드링은 전기 전도성 연결부(joints)가 있는 로터 바의 단부에 부착된다. 로터 바 및 엔드링의 재질은, 예를 들어 구리 또는 알루미늄일 수 있다. 로터 바는, 예를 들어 납땜, 용접, 경납땜을 이용하거나 로터 바의 단부를 축 방향으로 눌러 로터 바의 단부가 횡방향으로 확장하여 엔드링의 개구부 벽에 단단히 끼워지도록 하여 엔드링에 부착되되, 이를 통해 로터 바가 돌출하도록 부착될 수 있다. 상기한 부착 방법은, 예를 들어 온도 변화 및 기계적 진동에 의해 유발되는 문제들에서 자유롭지 않다. 또한, 로터 바와 로터 코어 구조체의 슬롯들 사이의 맞춤(fit)은 조립을 허용하기 위한 여유 공간을 가질 필요가 있다. 작동 중에, 회전 속도에 따라, 로터 바가 로터에서 바깥쪽으로 이동할 수 있다. 로터 바의 이동은 로터의 균형에 영향을 미치며, 기계적 진동의 증가와 기계류에 손상을 유발할 가능성이 있다.
하기에 본 발명의 일부 실시예들의 기본적 이해를 제공하기 위한 단순화된 요약이 제시된다. 요약은 본 발명의 광범위한 개요가 아니다. 본 발명의 핵심 또는 중요 요소를 식별하거나 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 이하의 요약은 단지 본 발명의 실시예의 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 단순화된 형태로 본 발명의 일부 개념을 제시한다.
이 문서에서 "기하학적"이라는 단어는 접두사로 사용될 때 물리적 개체의 일부가 아닐 수 있는 기하학적 개념을 의미한다. 기하학적 개념은, 예를 들어 기하학적 점, 직선 또는 구부러진 기하학적 선, 기하학적 평면, 평면이 아닌 기하학적 표면, 기하학적 공간 또는 0, 1, 2 또는 3차원의 기타 기하학적 개체일 수 있다. 본 명세서에서 "사이"라는 단어는 두 개의 다른 개체 사이에 있는 개체가 다른 개체와 접촉하는 경우로 제한되지 않으며, 처음 언급된 개체는 다른 개체 중 하나 또는 둘 모두에서 멀리 떨어져 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 유도 기계용 신규 로터가 제공된다. 본 발명에 따른 로터는 다음을 포함한다:
- 로터 코어 구조체,
- 로터 코어 구조체의 슬롯들 내에 있는 복수의 로터 바들, 및
- 상기 로터 바들 및 엔드링들로 구성되는 케이지형 권선의 양 단부에서 로터 바들의 단부들을 서로 전기적으로 연결하는 엔드링들.
로터 바들의 단부들은 로터 바들의 횡방향으로 로터 바들의 단부들이 확장됨으로써 엔드링들의 개구들에 부착되며, 상기 확장은 로터의 제조 중에 로터 바의 단부로 향하는 축방향 압력에 의해 야기된다. 로터 바들의 재질은 엔드링의 재질보다 더 부드럽다. 따라서, 로터 바들의 단부들이 축방향으로 가압되고(pressed) 횡방향으로 확장될 때, 엔드링들의 원치 않는 변형이 방지된다. 단단한 엔드링들과 부드러운 로터 바들에 의해 제공되는 장점은 케이지형 권선의 기계적 강도가 향상되고, 로터 바들의 단부들을 축방향으로 가압하여 엔드링들에 로터 바들을 부착할 수 있다는 것이다. 엔드링들의 재질은, 예를 들어 크롬 및 지르코늄이 첨가된 구리 합금, 즉 CuCrZr일 수 있으며, 로터 바들의 재질은, 예를 들어 구리일 수 있다.
본 발명에 따른 로터는 로터의 기하학적 회전축을 둘러싸는 하나 이상의 링 모양의 디스크 스프링들을 더 포함한다. 하나 이상의 링 모양의 디스크 스프링들은 축방향으로는 엔드링들의 사이에, 그리고 방사 방향으로는 로터 바들과 로터의 기하학적 회전축의 사이에 위치한다. 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링은 축방향으로 압축되고(compressed), 상기 압축의 결과로, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 로터 바들에 대해 방사형으로 분산되어, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 로터 바들을 로터의 기하학적 회전축으로부터 방사 방향으로 멀어지는 방향으로 가압하도록 배치된다. 따라서, 로터 바들은 항상 바깥쪽으로 가압되므로 원심력이 로터 바들을 이동시키지 않는다. 따라서, 로터의 회전 중에 로터의 균형을 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 신규한 유도 기계가 또한 제공된다. 본 발명에 따른 유도기계는 다음을 포함한다:
- 고정자 권선을 포함하는 고정자, 및
- 상기 고정자에 대하여 회전 가능하게 지지되는 본 발명에 따른 로터.
본 발명에 따르면, 유도 기계의 로터의 케이지형 권선을 조립하기 위한 신규한 방법 또한 제공된다. 본 발명에 따른 방법은 다음을 포함한다:
- 로터 코어 구조체의 슬롯들 내에 로터 바들을 위치시켜, 상기 로터 코어 구조체의 단부들에서 상기 로터 바들의 단부들이 상기 로터 코어 구조체로부터 축방향으로 돌출되도록 하는 단계,
- 상기 로터 바들의 단부들이 엔드링들의 개구들을 통해 축방향으로 돌출되도록 상기 엔드링들을 배치하는 단계,
- 상기 로터 바들의 단부들에 축방향 압력을 가하여 상기 로터 바들의 횡방향으로 상기 로터 바들의 단부들이 확장됨으로써 상기 엔드링들의 개구들이 상기 로터 바들의 단부들에 부착되는 단계로서, 상기 확장은 상기 축방향 압력에 의해 야기되고, 상기 로터 바들의 재질은 상기 엔드링들의 재질보다 더 부드러운 단계.
본 발명에 따른 방법에서, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링은 상기 로터의 기하학적 회전축을 둘러싸도록 배치되고, 이어서 엔드링들이 배치됨으로써, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 축방향으로는 상기 엔드링들 사이에, 방사 방향으로는 상기 로터 바들과 상기 로터의 기하학적 회전축의 사이에 위치하게 되며, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링은 축방향으로 가압된다. 상기 축방향 압축에 의해, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링은 상기 로터 바들에 대해 방사형으로 분산되어, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 로터 바들을 로터의 기하학적 회전축으로부터 방사 방향으로 멀어지는 방향으로 가압한다.
본 발명의 다수의 예시적이고 비한정적인 구체예가 첨부된 종속항에 기술되어 있다.
구성 및 작동 방법에 관한 본 발명의 다양한 예시적이고 비한정적인 구체예들은, 그 부가적인 목적 및 장점과 함께, 첨부된 도면과 관련하여 읽혀질 때 아래의 특정한 예시적이고 비한정적인 구체예들의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.
"포함하다(comprise)" 및 "포함하다(include)"라는 동사는 본 명세서에서 인용되지 않은 특징들의 존재를 배제하지도 요구하지도 않는 열린 한정으로서 사용된다. 첨부된 종속항에 열거된 특징들은 별도로 달리 명시되지 않는 한 상호 자유롭게 결합될 수 있다. 또한, "a" 또는 "an", 즉, 단수 형태의 사용은 본 명세서 전반에 걸쳐 복수를 배제하지 않는다는 것을 이해해야 할 것이다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예 및 그 이점은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명된다:
도 1a, 도 1b, 및 도 1c는 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터를 도시한다.
도 2는 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 전기 기계를 도시한다.
도 3은 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 유도 기계의 로터의 케이지형 권선을 조립하기 위한 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 1a, 도 1b, 및 도 1c는 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터를 도시한다.
도 2는 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 전기 기계를 도시한다.
도 3은 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 유도 기계의 로터의 케이지형 권선을 조립하기 위한 방법의 흐름도를 나타낸다.
이하의 설명에서 제공되는 특정 구체예들은 첨부된 청구항의 범위 및/또는 적용 가능성을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 하기 설명에 제공된 구체예들의 리스트 및 그룹은, 별도로 명시되지 않는 한, 모든 것을 망라하는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b는 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 로터(101)의 단면도를 나타낸다. 도 1a에 나타난 단면은, 기하학적 단면이 좌표계(199)의 yz-평면과 평행하도록, 도 1b에 나타난 기하학적 직선 A-A를 따라 절단한 것이다. 도 1b에 나타난 단면은, 기하학적 단면이 좌표계(199)의 xy-평면과 평행하도록, 도 1a에 나타난 기하학적 직선 B-B를 따라 절단한 것이다. 도 1c는 도 1a의 일부(120)를 확대하여 나타낸다. 상기 예시적 경우에, 로터 코어 구조체(102)는 고체 강자성 강철로 이루어지고, 상기 로터 코어 구조체 및 상기 로터의 샤프트는 고체 강철의 한 조각을 구성한다. 그러나, 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터가 강자성 강철 시트들의 적층제를 포함하여 상기 강자성 강철 시트들이 서로 전기적으로 절연되고 상기 로터의 축방향으로 서로의 상부에 적층되는 것도 가능하다.
로터(101)는 강자성 코어 구조체(102)의 슬롯들 내에 위치한 복수의 로터 바들을 포함하는 케이지형 권선을 포함한다. 도 1a 및 도 1b에서, 로터 바들 중 두 개가 참조 부호 103과 104로 표시되어 있다. 이 예시적 경우에, 로터 코어 구조체(102)의 슬롯들은 로터 코어 구조체(102)의 에어갭 표면 상에 슬롯 개구부들을 가지는 개방형 슬롯들이다. 그러나, 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터는 폐쇄형 슬롯들을 포함하는 로터 코어 구조체를 포함하는 것도 가능하다. 상기 케이지형 권선은 두개의 엔드링들(105, 106)을 포함한다. 엔드링(105)은 로터 코어 구조체(102)의 일단에서 상기 로터 바들의 단부들을 서로 전기적으로 연결한다. 따라서, 엔드링(106)은 로터 코어 구조체(102)의 타단에서 상기 로터 바들의 단부들을 서로 전기적으로 연결한다. 상기 로터 바들은 로터 코어 구조체(102)의 슬롯들 내에 위치하여, 상기 로터 코어 구조체의 각 단부에서 상기 로터 바들의 단부들이 로터 코어 구조체(102)로부터 축방향으로 돌출되며, 축방향으로 엔드링들(105, 106)의 개구들을 통해 돌출되도록 한다. 로터 바들의 단부들은 상기 로터 바들의 단부들이 횡방향으로 확장됨에 따라 상기 엔드링들의 개구들에 부착되고, 상기 확장은 상기 로터의 제작시 상기 로터 바들의 단부들에 가해진 축방향 압력에 의해 야기된다. 도 1c에서, 상기 축방향 압력과 상기 횡방향 확장은 실선 화살표로 표시되어 있다. 로터 바들을 축방향으로 가압하는 수단은, 예를 들어 축방향으로 가압되는 로터 바의 단부면에 대항하는 점 형태의 팁 또는 선형 돌기를 포함할 수 있다. 상기 로터 바들의 재질은 상기 엔드링들의 재질보다 더 부드럽다. 따라서, 상기 로터 바들의 단부들이 축방향으로 가압되고 횡방향으로 확장될 때, 엔드링들의 원치 않는 변형이 방지된다. 상기 엔드링들의 재질은, 예를 들어 크롬과 지르코늄이 첨가된 구리 합금, 즉 CuCrZr일 수 있고, 상기 로터 바들의 재질은, 예를 들어 구리일 수 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 예시적 로터(101)는 기하학적 회전축(121)을 둘러싸는 링 모양 디스크 스프링들(107, 108)을 포함한다. 링 모양 디스크 스프링들(107, 108)은 축방향으로는 로터 코어 구조체(102)와 엔드링들의 사이에, 그리고 방사 방향으로는 로터 바들과 기하학적 회전축(121)의 사이에 위치한다. 상기 링 모양 디스크 스프링들은 엔드링들과 로터 코어 구조체의 사이에서 축방향으로 압축되고, 상기 축방향 압축의 결과로, 상기 링 모양 디스크 스프링들은 상기 로터 바들에 대해 방사형으로 분산되어, 링 모양 디스크 스프링들이 로터 바들을 로터의 기하학적 회전축(121)으로부터 방사 방향으로 멀어지는 방향으로 가압하도록 배치된다. 도 1c에서, 링 모양 디스크 스프링(107)에 가해지는 축방향 압축은 점선 화살표로 표시되고, 로터 바(103)의 바닥에 가해지는 방사 방향 압력은 일점쇄선 화살표로 표시되어 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 예시적 로터(101)에서, 링 모양 디스크 스프링들(107, 108)의 외주들(outer circumferences)에는 슬롯들이 구비되어, 상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들을 상기 링 모양 디스크 스프링들이 상기 로터 코어 구조체(102)에 대하여 회전하는 것을 방지하도록, 로터 바들의 바닥들에 맞는(fit) 방사 방향으로 연장된 잠금 슬롯(locking slot)들을 가진다. 도 1b에서, 잠금 슬롯들 중 하나가 참조 번호 110으로 표시된다. 또한, 이 예시적 경우에, 링 모양 디스크 스프링들(107, 108)의 외주들은, 외주 상에서 로터 바들 사이에 위치하고 상기 방사 방향으로 연장된 잠금 슬롯들보다 방사 방향으로 더 깊게 위치하는 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯(decoupling slot)들을 가진다. 도 1b에서, 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯들 중 두 개가 참조 번호 111로 표시된다. 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯들 중 인접한 슬릿들 사이의 링 모양 디스크 스프링들의 부분들은, 각각 로터 바들 중 하나를 기하학적 회전축(121)으로부터 방사 방향으로 멀어지도록 가압하는 스프링 아암(arm)들을 구성한다. 도 1b에서, 스프링 아암들 중 하나가 참조 번호 112로 표시된다. 상기 방사 방향 가압력은 링 모양 디스크 스프링들(107, 108)의 스프링 아암들의 분리(decoupling)에 의해 각각 로터 바에서 개별적으로 유지된다. 즉, 상기 링 모양 디스크 스프링들의 각각은 각 로터 바를 위한 로터 바-전용 스프링 아암을 포함한다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 예시적 로터(101)는 상기 로터의 기하학적 회전축(121)을 둘러싸는 잠금 너트들(113, 114)을 포함한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 잠금 너트들(113, 114)은 엔드링들(105, 106)을 로터 코어 구조체(102)를 향해 축방향으로 가압하도록 배치된다. 그러나, 엔드링들을 고정하기 위해 다른 기계적 방식이 사용될 수 있다. 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터는, 예를 들어 엔드링들을 통해 로터 코어 구조체까지 축방향으로 연장되는 볼트들을 포함할 수 있다. 어떤 경우들에 있어서, 예를 들어 로터 코어 구조체와 엔드링들의 사이에 디스크 스프링이 없는 경우에, 로터 바들과 엔드링들 사이의 연결부(joint)들이 엔드링들을 그들의 위치에 유지하기에 충분할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 예시적 로터(101)에서, 링 모양 디스크 스프링 들 중 제1 디스크 스프링(107)은 로터 코어 구조체(102)와 엔드링들 중 제1 엔드링(105)의 사이에 축방향으로 위치하고, 상기 링 모양 디스크 스프링들 중 제1 디스크 스프링은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 상기 제1 엔드링의 사이에서 축방향으로 압축되며, 상기 링 모양 디스크 스프링들 중 제2 디스크 스프링(108)은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 제2 엔드링(106)의 사이에 축방향으로 위치하고, 상기 링 모양 디스크 스프링들 중 상기 제2 디스크 스프링은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 상기 제2 엔드링의 사이에서 축방향으로 압축된다.
로터 코어 구조체가 축방향으로 연속된 강자성 부재들, 예를 들어 축방향으로 적층된 시트들 또는 판들을 포함하는 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터에서, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 상기 축방향으로 연속된 강자성 부재들 사이에 위치하고, 상기 엔드링들과 접촉하지 않는 것도 가능하다. 이 예시적 경우에, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링은 로터 바들과 엔드링들 사이의 연결부들에 인접할 필요가 없고, 따라서 하나 이상의 디스크 스프링에 의해 야기되는 방사 방향 힘이 더 작아도 로터 바들을 상기 로터의 기하학적 회전축으로부터 방사 방향으로 멀어지도록 가압하기에 충분하다. 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터에서, 단 하나의 링 모양 디스크 스프링만 로터 코어 구조체 중간에 위치할 수 있다. 다른 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터에서, 3개 이상의 링 모양 디스크 스프링들이 엔드링들 사이에 축방향으로 연속적으로 구비될 수 있다.
도 2는 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 유도 기계를 도시한다. 상기 유도 기계는 고정자(215)와 본 발명의 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 로터(201)를 포함한다. 로터(201)는 고정자(215)에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 고정자(215)에 대하여 로터(201)를 회전 가능하게 지지하기 위한 수단은 도 2에 도시되지 않았다. 고정자(215)는 교류 전류를 공급받아 회전 자기장을 발생하는 고정자 권선(216; stator windings)을 포함한다. 고정자 권선(216)은, 예를 들어 3상 권선일 수 있다. 로터(201)는, 예를 들어 도 1a 내지 도 1c에 도시된 것과 같을 수 있다.
도 3은 예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 유도 기계의 로터의 케이지형 권선의 조립 방법의 흐름도를 나타낸다. 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:
- 301 단계: 로터 코어 구조체의 슬롯들 내에 로터 바들을 위치시켜 상기 로터 코어 구조체의 단부들에서 상기 로터 바들의 단부들이 상기 로터 코어 구조체로부터 축방향으로 돌출되도록 하는 단계,
- 302 단계: 상기 로터 바들의 단부들이 엔드링들의 개구들을 통해 축방향으로 돌출되도록 상기 엔드링들을 배치하는 단계,
- 303 단계: 상기 로터 바들의 단부들에 축방향 압력을 가하여 상기 로터 바들의 횡방향으로 상기 로터 바들의 단부들이 확장됨으로써 상기 엔드링들의 개구들이 상기 로터 바들의 단부들에 부착되는 단계로서, 상기 확장은 상기 축방향 압력에 의해 야기되고, 상기 로터 바들의 재질은 상기 엔드링들의 재질보다 더 부드러운 단계.
예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 방법에서, 상기 엔드링들의 재질은 크롬과 지르코늄이 첨가된 구리 합금이고, 상기 로터 바들의 재질은 구리이다.
예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 방법은, 로터 바들을 로터 코어 구조체의 슬롯들 내에 위치시키기 전에 어닐링(annealing)에 의해 로터 바들의 재질을 연화(softening)하는 단계를 포함한다. 이 예시적 경우에, 로터 바들의 재질( 예를 들어, 구리)에 따라, 상기 축방향 압력 및 상기 축방향 압력에 의해 야기되는 변형이 상기 로터 바들의 재질을 재경화(re-harden)할 수 있다.
예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 방법은, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링들을 상기 로터의 기하학적 회전축을 둘러싸도록 배치하고, 이어서 엔드링들을 배치하여:
- 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 축방향으로 엔드링들의 사이에 위치하고,
- 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 방사 방향으로 로터 바들과 로터의 기하학적 회전축의 사이에 위치하며,
- 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 축방향으로 압축되고, 상기 압축의 결과로, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 로터 바들에 대해 방사형으로 분산되어, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링이 로터 바들을 로터의 기하학적 회전축으로부터 방사 방향으로 멀어지는 방향으로 가압하도록 할 수 있다.
예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 방법에서, 링 모양 디스크 스프링 들 중 제1 디스크 스프링은 축방향으로 로터 코어 구조체와 엔드링들 중 제1 엔드링의 사이에 위치하고, 상기 링 모양 디스크 스프링들 중 상기 제1 디스크 스프링은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 상기 제1 엔드링의 사이에서 축방향으로 압축되며, 상기 링 모양 디스크 스프링들 중 제2 디스크 스프링은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 제2 엔드링의 사이에 위치하고, 상기 링 모양 디스크 스프링들 중 상기 제2 디스크 스프링은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링 들 중 상기 제2 엔드링의 사이에서 축방향으로 압축된다.
예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 방법에서, 링 모양 디스크 스프링들의 외주들에는 슬롯들이 구비되어, 상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들을 상기 링 모양 디스크 스프링들이 로터 코어 구조체에 대하여 회전하는 것을 방지하도록, 로터 바들의 바닥들에 맞는 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯들을 가진다.
예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 방법에서, 링 모양 디스크 스프링들의 외주들은, 외주 상에서 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯들의 사이에 위치하고 상기 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯들보다 방사 방향으로 더 깊게 위치하는 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯들을 가진다. 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯들 중 인접한 슬롯들 사이의 링 모양 디스크 스프링들의 부분들은, 각각 로터 바들 중 하나를 로터의 기하학적 회전축으로부터 방사 방향으로 멀어지도록 가압하는 스프링 아암들을 구성한다.
예시적이고 비한정적인 일 구체예에 따른 방법은, 상기 잠금 너트들이 상기 로터의 기하학적 회전축을 둘러싸고 축방향으로 상기 로터 코어 구조체 방향으로 상기 엔드링들을 가압하도록, 상기 로터의 나사부(threaded portion)들에 잠금 너트들을 설치하는 단계를 포함한다.
상기한 설명에서 제공되는 특정 구체예들은 첨부된 청구범위 및/또는 적용 가능성을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 상기 설명에 제공된 구체예들의 리스트 및 그룹은, 별도로 명시되지 않는 한, 모든 것을 망라하는 것은 아니다.
Claims (16)
- 유도 기계용 로터(101, 201)로서, 상기 로터는:
- 로터 코어 구조체(102),
- 로터 코어 구조체의 슬롯들 내에 있는 복수의 로터 바들(103, 104), 및
- 상기 로터 바들 및 엔드링들로 구성되는 케이지형 권선의 양 단부에서 로터 바들의 단부들을 서로 전기적으로 연결하는 엔드링들(105, 106)을 포함하되,
상기 로터 바들의 단부들은 로터 바들의 횡방향으로 상기 로터 바들의 단부들이 확장됨으로써 엔드링들의 개구들에 부착되며, 상기 확장은 로터의 제조 중에 로터 바들의 단부들로 향하는 축방향 압력에 의해 야기되고, 로터 바들의 재질은 엔드링들의 재질보다 더 부드러우며, 상기 로터는 상기 로터의 기하학적 회전축을 둘러싸는 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링들(107, 108)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 링 모양의 디스크 스프링들은 축방향으로는 상기 엔드링들의 사이에, 그리고 방사 방향으로는 상기 로터 바들과 상기 로터의 기하학적 회전축의 사이에 위치하고, 상기 하나 이상의 링 모양의 디스크 스프링들은 축방향으로 압축되고, 축방향 압축의 결과로, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링들은 상기 로터 바들에 대해 방사형으로 분산되어, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링들이 상기 로터 바들을 상기 로터의 기하학적 회전축으로부터 방사 방향으로 멀어지는 방향으로 가압하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 유도 기계용 로터. - 제1항에 있어서,
상기 엔드링들의 재질은 크롬 및 지르코늄이 첨가된 구리 합금이고, 상기 로터 바들의 재질은 구리인 유도 기계용 로터. - 제1항에 있어서,
상기 링 모양 디스크 스프링들 중 제1 디스크 스프링(107)은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 제1 엔드링(105)의 사이에 축방향으로 위치하고, 상기 링 모양 디스크 스프링들 중 제1 디스크 스프링은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 상기 제1 엔드링의 사이에서 축방향으로 압축되며, 상기 링 모양 디스크 스프링들 중 제2 디스크 스프링(108)은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 제2 엔드링(106)의 사이에 축방향으로 위치하고, 상기 링 모양 디스크 스프링 들 중 상기 제2 디스크 스프링은 상기 로터 코어 구조체와 상기 엔드링들 중 상기 제2 엔드링의 사이에서 축방향으로 압축되는 유도 기계용 로터. - 제1항에 있어서,
상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들에는 슬롯들이 구비되어, 상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들은, 상기 링 모양 디스크 스프링들이 상기 로터 코어 구조체에 대하여 회전하는 것을 방지하도록, 상기 로터 바들의 바닥들에 맞는 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯(110)들을 가지는 유도 기계용 로터. - 제3항에 있어서,
상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들에는 슬롯들이 구비되어, 상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들은, 상기 링 모양 디스크 스프링들이 상기 로터 코어 구조체에 대하여 회전하는 것을 방지하도록, 상기 로터 바들의 바닥들에 맞는 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯(110)들을 가지는 유도 기계용 로터. - 제4항에 있어서,
상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들은, 외주 상에서 상기 로터 바들 사이에 위치하고 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯들보다 방사 방향으로 더 깊게 위치하는 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯(111)들을 가지되, 상기 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯들 중 인접한 슬롯들 사이의 링 모양 디스크 스프링들의 부분들은, 각각 상기 로터 바들 중 하나를 상기 로터의 기하학적 회전축으로부터 멀어지도록 가압하도록 구성되는 스프링 아암(112)들을 구성하는 유도 기계용 로터. - 제5항에 있어서,
상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들은, 외주 상에서 상기 로터 바들 사이에 위치하고 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯들보다 방사 방향으로 더 깊게 위치하는 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯(111)들을 가지되, 상기 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯들 중 인접한 슬롯들 사이의 링 모양 디스크 스프링들의 부분들은, 각각 상기 로터 바들 중 하나를 상기 로터의 기하학적 회전축으로부터 멀어지도록 가압하도록 구성되는 스프링 아암(112)들을 구성하는 유도 기계용 로터. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터는, 상기 로터의 나사부들에 설치되고 상기 로터 코어 구조체를 향하여 상기 엔드링들을 축방향으로 가압하도록 배치되는, 상기 로터의 기하학적 회전축을 둘러싸는 잠금 너트들(113, 114)을 포함하는 유도 기계용 로터. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터 코어 구조체(102)는 고체 강철로 이루어지는 유도 기계용 로터. - 다음을 포함하는 유도 기계:
- 고정자 권선(216)들을 포함하는 고정자(215), 및
- 상기 고정자에 대하여 회전 가능하게 지지되는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 로터(201). - 유도 기계의 로터의 케이지형 권선 조립 방법으로서, 상기 방법은:
- 로터 코어 구조체의 슬롯들 내에 로터 바들을 위치시켜 상기 로터 코어 구조체의 단부들에서 상기 로터 바들의 단부들이 상기 로터 코어 구조체로부터 축방향으로 돌출되도록 하는 단계(301),
- 상기 로터 바들의 단부들이 엔드링들의 개구들을 통해 축방향으로 돌출되도록 상기 엔드링들을 배치하는 단계(302),
- 상기 로터 바들의 단부들에 축방향 압력을 가하여 상기 로터 바들의 횡방향으로 상기 로터 바들의 단부들이 확장됨으로써 상기 엔드링들의 개구들이 상기 로터 바들의 단부들에 부착되게 하는 단계로서, 상기 확장은 상기 축방향 압력에 의해 야기되는 단계(303)를 포함하되,
상기 로터 바들의 재질은 상기 엔드링들의 재질보다 더 부드러우며, 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링들이 상기 로터의 기하학적 회전축을 둘러싸도록 배치되고, 이어서 상기 엔드링들을 배치하여, 상기 하나 이상의 링 모양의 디스크 스프링들이 축방향으로는 상기 엔드링들의 사이에 위치하고, 방사 방향으로는 상기 로터 바들과 상기 로터의 기하학적 회전축의 사이에 위치하게 되며, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링들이 축방향으로 압축되고, 축방향 압축의 결과로, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링들이 상기 로터 바들에 대해 방사형으로 분산되어, 상기 하나 이상의 링 모양 디스크 스프링들이 상기 로터 바들을 상기 로터의 기하학적 회전축으로부터 방사 방향으로 멀어지는 방향으로 가압하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 방법은, 상기 로터 바들을 상기 로터 코어 구조체의 슬롯들 내에 위치시키기 전에 어닐링에 의해 로터 바들의 재질을 연화하는 단계를 포함하는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 엔드링들의 재질은 크롬 및 지르코늄이 첨가된 구리 합금이고, 상기 로터 바들의 재질은 구리인 방법. - 제11항에 있어서,
상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들에는 슬롯들이 구비되어, 상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들은, 상기 링 모양 디스크 스프링들이 상기 로터 코어 구조체에 대하여 회전하는 것을 방지하도록, 상기 로터 바들의 바닥들에 맞는 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯들을 가지는 방법. - 제14항에 있어서,
상기 링 모양 디스크 스프링들의 외주들은, 외주 상에서 상기 로터 바들의 사이에 위치하고 방사 방향으로 연장되는 잠금 슬롯들보다 방사 방향으로 더 깊게 위치하는 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯들을 가지되, 상기 방사 방향으로 연장되는 분리 슬롯들 중 인접한 슬롯들 사이의 링 모양 디스크 스프링들의 부분들은, 각각 상기 로터 바들 중 하나를 상기 로터의 기하학적 회전축으로부터 방사 방향으로 멀어지도록 가압하는 스프링 아암들을 구성하는 방법. - 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 잠금 너트들이 상기 로터의 기하학적 회전축을 둘러싸고 축방향으로 상기 로터 코어 구조체 방향으로 상기 엔드링들을 가압하도록, 상기 로터의 나사부들에 잠금 너트들을 설치하는 단계를 포함하는 방법.
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