KR20230108317A - 전기 역학 기계의 고정자 부품 - Google Patents

Abstract

전기 역학 기계의 고정자 부품(4')은 플라스틱 구조(13'), 적어도 부분적으로 상기 플라스틱 구조 내에 매립되고 코일 권선을 구비한 고정자 유닛(8'), 전자 제어부 및 코일 권선을 전자 제어부에 접속시키는 다수의 금속 도체 부재(12')를 포함하고, 상기 도체 부재의 길이의 일부는 플라스틱 구조(13') 내에 매립된다. 플라스틱 구조(13')는 열가소성 수지로 사출 성형에 의해 제조되고, 즉 고정자 유닛(8')과 그것의 코일 권선에 연결된 도체 부재(12')로 이루어진 예비 조립된 그룹에 사출 성형되어 제조된다. 플라스틱 구조(13')는 전자 제어부의 접촉부에 관련된 도체 부재(12')의, 상기 플라스틱 구조 밖으로 돌출하는 각각의 자유 단부 섹션(19')에 인접하여, 상기 도체 부재의 둘레를 완전히 둘러싸면서 나머지 플라스틱 구조로부터 자유롭게 돌출하는 칼라(28)를 각각 형성한다. 플라스틱 구조(13')와 도체 부재(12') 사이의 밀봉은 별도의 밀봉 재료 없이, 플라스틱 구조(13')의 열가소성 수지와 각각의 도체 부재(12')의 접촉에 의해서만 이루어진다. 각각의 칼라(28)를 관통하는 도체 부재(12')의 섹션에서, 레이저 각인에 의해 표면에 도입되고 플라스틱 구조(13')의 열가소성 리브로 채워진 홈 형태의 미세구조가 도체 부재의 둘레를 따라 연장되어 제공된다.

Description

전기 역학 기계의 고정자 부품

본 발명은 전기 역학 기계, 특히 전기 모터의 고정자 부품에 관한 것으로, 플라스틱 구조, 적어도 부분적으로 상기 플라스틱 구조 내에 매립되고 다수의 코일 권선을 구비한 고정자 유닛, 전자 제어부 및 코일 권선을 전자 제어부에 접속시키는 다수의 금속 도체 부재를 포함한다.

전술한 방식의 고정자 부품은, 예를 들어 CN 105 65 6221 A호에 공개되어 있다. 상기 부품은 액상 매체를 이송하는 데 이용되는 모터 펌프 유닛용 전기 모터의 일부로서 다양한 응용 분야에서 적합한 것으로 입증되었다. 특히 콤팩트하고 비교적 간단하게 구성된 모터-펌프 유닛을 위해 모터 회전자와 펌프 회전자는 대개 공동의 공간에 배치되어, 모터 회전자는 "젖은 상태"에서 작동하고, 즉 이송할 매체로 씻긴다.

특히, 침식성 매체(예를 들어 연료, 자동 변속기 오일)인 경우, 전자 제어부에 도달하지 않도록 하는 것이 필수적이다. 왜냐하면 그렇지 않으면 상기 제어부는 매우 짧은 시간 내에 비가역적으로 손상을 입게 된다. 전기 역학 기계의 회전자를 수용하는 고정자 부품의 내부 공간에 대해 전자 제어부를 밀폐하여 분리하는 것과 관련하여, 코일 권선을 전자 제어부에 접속시키는 도체 부재들은 전자 제어부와 접촉을 위해 플라스틱 구조 밖으로 돌출하는 것이 과제이다. 테스트에서 알 수 있듯이, 도체 부재의 표면을 따라 매체가 전자 제어부로 흘러들어갈 위험이 상당히 크며, 따라서 이러한 점에서 손상이 발생할 가능성이 매우 높다.

전자 제어부의 손상을 방지하기 위해, 다양한 해결 방법이 이미 제안되었으며 실제로도 추구되고 있다. 한편으로는 열경화성 합성수지(특히 에폭시 수지)를 둘레에 주입함으로써 전자 제어부를 직접 보호하는 데 중점을 두었다. 다른 한편으로 플라스틱 구조에 대한 금속 도체 부재를 밀폐하여 밀봉하는 것을 개선하는 것이 목표였다. 이러한 제 1 방법은, (열가소성 수지로 사출 성형에 의해 제조된) 플라스틱 구조가 전자 제어부의 접촉을 위해 도체 부재가 밖으로 돌출하는 작은 보울 형태로 각각 설계되고, 해당 보울 추후에 도체 부재의 금속과 플라스틱 구조의 플라스틱 모두에 대해 특히 우수한 접착 특성으로 특징되는 특수 밀봉 화합물(포팅 재료)로 채워진다. 그러나 이것은 상당한 비용을 필요로 한다. 이와 관련해서 제 2 방법은, 일반적으로 열가소성 수지보다 훨씬 낮은 가공 점도와 훨씬 낮은 온도 팽창 계수 또는 수축 계수를 가지며 도체 부재의 금속에 대한 접착력에 있어서 최적화된 열경화성 재료로 플라스틱 구조를 사출 성형하는 것이다. 따라서 사출 성형 시 열경화성 재료의 가공이 열가소성 수지에 비해 훨씬 더 까다롭기 때문에 플라스틱 구조의 설계와 관련하여 상당한 제한이 따르므로, 다른 요구 사항과 관련하여 타협해야 한다. 후자는 다른 (예를 들어 그 밖의 필수 재료 특성 및 -비용, 표면 상태, 열팽창 거동 등의) 관점에서 플라스틱 구조의 최적화는 포기해야 하는 점에서 재료 선택이 상당히 제한적이기 때문에 적용된다.

이와 관련하여 지금까지 실용적인 관점에서 만족스러운 또는 자동차 산업에서 일반적인 엄격한 테스트 방법 - 예를 들어 반복적인 열 충격 처리 후 수행된 무결성 테스트 - 을 충족하는 해결 방법은 아직 발견되지 않았다. 금속 도체 부재 또는 그 밖의 금속 인서트 주위에 사출 성형된 플라스틱 구조를 포함하는 다른 응용 분야와 달리, 특히 여기서 언급되는 전기 역학 기계의 고정자 부품에서 금속 도체 부재와 플라스틱 구조 사이의 밀봉 문제를 해결하기 어려운 이유와 상당한 비용을 들여 제조한 고정자 부품에서도 밀봉 결함이 관찰되는 이유는 확실하게 밝혀지지 않았다. 가능한 설명은, 전기 역학 기계의 작동 시 회전하는 부분들의 가능한 (최소의) 불균형이 금속 도체 부재로부터 플라스틱 구조의 분리를 촉진하는 진동을 생성한다는 것이다.

전술한 선행 기술 및 이와 관련된 단점에 비추어 볼 때 본 발명의 과제는, 제조 시에는 (예를 들어 다양한 재료 선택, 높은 설계 자유도, 낮은 제조 비용) 물론 작동 시에도(예를 들어 손상으로부터 전자 제어부의 양호한 보호) 특히 바람직한 특성들의 조합을 특징으로 하는 상기 방식의 고정자 부품을 제공하는 것이다. 고정자 부품은 기존 부품들과 달리, 특히 자동차 산업에서 이용되는 가장 엄격한 최신 테스트 방법, 특히 반복적인 열 충격 처리 (예를 들어 90분 동안 +90℃로 가열과 최대 30초 이내에 온도 변화를 주면서 -40℃로 냉각을 포함하는 600회 사이클) 후 수행되는 무결성 테스트를 준수해야 한다.

상기 과제는, 고정자 부품이 전술한 특징들 외에도 이러한 특징과 조합하여 서로 상호 작용 시, 관련 코일 권선과 전자 제어부의 접촉부 사이의 상기 도체 부재의 종방향 길이의 일부가 플라스틱 구조 내에 매립되고, 상기 플라스틱 구조 밖으로 전자 제어부의 접촉부에 관련된 자유 단부가 돌출하고, 플라스틱 구조가 열가소성 수지로 사출 성형에 의해 제조되고, 즉 고정자 유닛 및 그것의 코일 권선에 연결된 도체 부재로 이루어진 예비 조립된 그룹에 사출 성형되어 제조되고, 금속 도체 부재의 각각의 자유 단부 섹션에 인접하여, 플라스틱 구조는 해당 금속 도체 부재의 둘레를 완전히 둘러싸면서 나머지 플라스틱 구조로부터 자유롭게 돌출하는 칼라를 각각 형성하고, 플라스틱 구조와 도체 부재 사이의 밀봉은 별도의 밀봉 재료 없이, 플라스틱 구조의 열가소성 수지와 각각의 금속 도체 부재의 접촉을 통해서만 이루어지며, 각각의 칼라를 관통하는 금속 도체 부재의 섹션에는 레이저 각인에 의해 표면에 도입되고 플라스틱 구조의 열가소성 수지로 채워진 홈 형태의 미세 구조부가 상기 도체 부재의 둘레를 따라 연장되어 제공되는 것으로 특징됨으로써 해결된다.

특성들의 상기 조합을 특징으로 하는 본 발명을 실시함으로써, (전체적으로) 지금까지 공개되지 않을 정도의 관행에 의한 요구 사항을 충족하는 고정자 부품으로서 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 고정자 부품의 특수한 성능에 결정적인 것으로 간주되는 몇몇 관련성을 들자면 다음과 같다: 금속 도체 부재의 (전자 제어부와 접촉되는) 각각의 자유 단부 섹션에 인접해서 자유롭게 융기한 칼라로서 플라스틱 구조의 구현은 플라스틱 구조의 관련 영역에서 가요성에 기여하고, 상기 칼라는 - 나머지 플라스틱 구조로부터 자유롭게 돌출하여 상기 플라스틱 구조와 특히 웨브, 브리지, 리브 또는 이와 같은 것을 통해 연결되지 않은 상태로 - 해당 금속 도체 부재의 둘레를 완전히 둘러싼다. 가요성은, 플라스틱 구조가 여기에서 둘러싸인 도체 부재에 맞게 조정을 위해 변형되는 것을 가능하게 한다. 이와 같이 칼라 영역의 플라스틱 구조는 (다양한 방향으로) 도체 부재의 열 팽창을 따를 수 있을 뿐만 아니라, 전자 제어부의 조립 시 (제조 공차로 인해) 생기는 각각의 도체 부재의 변형 및/또는 역학 전기 기계의 회전부들의 불균형으로 인한 진동에 의한 도체 부재의 반복적인 (미세) 변형을 따를 수 있다. 도체 부재를 둘러싸는 칼라의 영역에서 플라스틱 구조는 진동에 의해 유발된 도체 부재의 (미세한) 변형을 따를 수도 있다. 이 모든 것은 특히 (내부 댐핑을 포함한 특징적인 재료 특성을 갖는) 일반적인 열가소성 수지에도 곧바로 적용된다. 이는, 조립 시 및 작동 중에 도체 부재와 플라스틱 구조 사이에 발생하는 응력을 실질적으로 완화하는 데 크게 기여한다. 이는 또한 결정적으로 (장시간-) 분리 현상의 경향을 감소시킨다. 금속 도체 부재에 대한 열가소성 플라스틱의 접착력을 개선하기 위한 특정 조치와 결합하여, 이러한 방식으로 추가 조치 없이 (어쨌든 각각의 칼라 영역에서는) 도체 부재와 플라스틱 구조 사이의 경계 영역을 영구적으로 밀봉할 수 있다. 이로써, 도체 부재의 표면을 따라 매체가 전자 제어부로 흘러 들어가 거기에 손상을 입히는 것이 방지될 수 있다. 그러한 점에서 긍정적인 피드백 효과는, (열경화성 재료와 달리 가공 시 덜 까다로운) 열가소성 수지로 사출 성형에 의해 플라스틱 구조를 제조할 수 있음으로써 플라스틱 구조의 구조적인 세부 사항과 관련하여 훨씬 더 증가한 설계 범위가 주어지고, 이러한 설계 범위는 (제조가 아닌) 기능 측면에서 전반적으로 최적화할 수 있다는 의미에서 이용될 수 있다. 특징적인 재료 특성으로 인해 본 발명의 구현에 특히 적합한 열가소성 수지는 특히 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 폴리페닐렌설파이드(PPS)뿐만 아니라, - 특히 주성분으로서, 즉 50% 이상인 - BBT, HDPE 또는 PPS를 함유하는 혼합 플라스틱을 들 수 있다.

전술한 긍정적인 효과는 - 본 발명의 바람직한 제 1 개선예에 따라 - 칼라(단부측의 가능한 테이퍼링과 별개로; 아래 참조)가 적어도 대체로 균일한 벽 두께를 갖는 경우에 특히 두드러진다. 이러한 의미에서 "균일한" 벽 두께는, 칼라의 벽 두께가 그 종방향 또는 둘레 방향으로도 실질적으로 변하지 않는 경우에 존재하며, 여기에는 칼라의 길이에 걸쳐 (예를 들어, 사출 성형 공구로부터의 제거에 필요한 이형 경사에 걸쳐) 칼라의 벽 두께의 기술적으로 야기된 감소가 포함되지 않는다. 전술한 의미에서, 최대 두께 영역의 칼라의 벽 두께가 최소 두께 영역의 칼라의 벽 두께의 50%, 바람직하게는 25%, 특히 바람직하게는 15%를 넘지 않는 것이 특히 바람직하다.

칼라의 벽 두께의 균질성의 정도뿐만 아니라 벽 두께 자체도 영향을 미친다. 그 이유는, 추가로 위에서 논의한 칼라의 변형성이 플라스틱 구조의 열가소성 재료의 재료 특성과 관련하여, 이에 의존하기 때문이다. 예를 들자면 다음과 같다: PBT로 제조된 플라스틱 구조가 있는 일반적인 240와트 BLDC 모터를 위한 고정자 부품의 경우 상기 구조의 칼라의 벽 두께는 바람직하게 1.0 내지 1.6mm이다. 변 길이의 비율이 적어도 3:1(예를 들어 5.5mm x 0.8mm)인 직사각형 단면을 가진 평평한 금속 도체 부재의 경우, 도체 부재의 단면과 칼라의 벽 두께 사이의 적절한 관계도 지정될 수 있다. 즉, 칼라의 벽 두께는 더 작은 변 길이의 값의 1.4 내지 1.9배인 경우에 바람직하다.

본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따르면, 각각의 도체 부재 표면의 미세 구조부의 홈이 해당 금속 도체 부재의 종방향에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는 경우에, 도체 부재와 플라스틱 구조 사이의 영구적으로 작용하는 밀봉에 특히 바람직하다. 홈의 이러한 배향은 일반적인 적용 상황에서 도체 부재의 이러한 변형에 의해 유도되는 금속 도체 부재로부터 열가소성 플라스틱 구조의 분리 위험을 저지한다는 점에서 도체 부재의 가장 자주 발생하는 (위 참조) 미세 변형을 고려한다. 각 칼라의 단부측이 관련 금속 도체 부재의 자유 단부 섹션을 향해 테이퍼링되는 방식으로 열가소성 플라스틱 구조의 설계는, 문제가 되는 분리 현상의 경향이 특히 낮다는 점에서 매우 긍정적인 효과도 갖는다. 해당 테이퍼링의 원추형 또는 원뿔형 설계의 경우에 70°내지 120°의 쐐기 각도 또는 원뿔 각도가 매우 바람직하다. 80°내지 110°의 쐐기 각도 또는 원뿔 각도가 특히 바람직하다.

또한, 10㎛ 내지 100㎛ 깊이 및/또는 3㎛ 내지 50㎛ 폭으로 설계된 홈을 갖는 미세 구조부는 0.6 내지 1.5, 특히 바람직하게는 0.8 내지 1.2의 홈의 폭과 깊이 사이의 바람직한 비율에서 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 홈의 상호 간격도 금속 도체 부재에 대한 열가소성 플라스틱 구조의 접착에 영향을 미친다. 서로 인접한 2개의 홈 사이의 간격은 바람직하게는 적어도 해당 홈의 폭과 같은 크기이다.

전술한 특징적인 구성들은 (칼라의 실질적으로 균일한 벽 두께, 해당 금속 도체 부재의 종방향에 대해 실질적으로 수직인 미세 구조부의 홈의 배향, 10㎛ 내지 100㎛ 깊이 및/또는 3㎛ 내지 50㎛ 폭으로 미세 구조부의 홈의 설계) 서로 조합하여 시너지 효과를 발휘할 때에만 지금까지 달성되지 않은 특성들을 가진 고정자 부품이 얻어진다. 칼라를 통과하는 각각의 도체 부재에 대한 칼라의 고유한 물리적-화학적 연결이 이러한 방식으로 달성될 수 있기 때문에, 열가소성 재료로 칼라의 구현 시에도 - 해당 고정자 부품은 - 특히 추가 밀봉부와 같은 추가 조치 없이도 - 전자 제어부의 보호에 관한 가장 엄격한 요구를 충족할 수 있다. 다른 설계 특징과 함께 효율적인 미세 기계적 결합(MMI; micro-mechanical interlocking:)은 각 관련 도체 부재에서 칼라가 분리되는 현상을 효과적으로 방지하여, 제조 공정에서 열가소성 수지와 금속의 매우 상이한 수축뿐만 아니라 까다로운 검사- 및 테스트 절차(위 참조)도 전자 제어부 전방의 밀폐 장벽에 바람직하지 않은 영향을 미치지 않는다.

본 발명의 또 다른 바람직한 개선예에 따르면, 도체 부재는 플라스틱 구조의 칼라로 감싸는 영역에 플라스틱 구조의 열가소성 재료로 채워진 각각 적어도 하나의 개구를 갖는다. 이것은 특히, 한 방향의 치수가 이러한 방향에 대해 직교하는 치수의 적어도 3배인(예를 들어 5.5mm x 0.8mm) 뚜렷하게 평평한 단면을 가진 도체 부재에 적용된다. 이러한 개구들은 두 가지 측면에서 매우 바람직하다. 개구들은 열전도에 대한 저항을 제공하여, 전자 제어부를 도체 부재에 납땜할 때 상기 도체 부재 내로 도입된 열이 도체 부재에 대한 플라스틱 구조의 매체 밀봉 연결을 손상시키는 (특히 미세 구조부 영역의) 도체 부재의 가열로 이어지지 않는다. 또한, 적어도 하나의 개구를 통해 연장되는 양 측면 사이의 열가소성 "브리지"는 금속 도체 부재의 표면으로부터 열가소성 수지의 분리 위험에 대한 효과적인 추가 조치이다.

또한 전자 제어부를 납땜할 때 도체 세그먼트 내로 열 도입을 최소화하기 위해, 또 다른 바람직한 개선예에 따르면, 도체 부재의 단부측은 노치(notch)에 의해 포크형으로 설계되면 바람직하다. 도체 부재의 이러한 포크형으로 설계는 또한 전자 제어부의 조립 시 가능한 끼임(jamming)이 감소하며, 이는 마찬가지로 바람직하게 작용한다.

본 발명의 상기 설명에서 알 수 있듯이, 금속 도체 부재에 대한 열가소성 플라스틱 구조의 접착 거동을 개선하는 도체 부재의 표면 처리, 즉 상기 도체 부재의 각각의 미세 구조부와 열가소성 플라스틱 구조의 칼라의 상호 작용은 긍정적인 효과를 위해 결정적이다. 이는, 칼라와 미세 구조부의 서로에 대한 공간적 할당으로 정의되는 이들의 관계가 중요하지 않음을 나타낸다. 이러한 의미에서, 본 발명의 또 다른 바람직한 개선예에 따르면, 미세 구조부가 제공된 금속 도체 부재의 섹션의 길이는 관련 금속 도체 부재의 종방향에 대해 평행한 칼라의 자유 길이의 각각 적어도 50%, 바람직하게는 65%인 경우, 특히 바람직하고, 그 밖의 플라스틱 구조에 비해 융기하는 길이는 칼라의 "자유 길이"로서 간주된다. 미세 구조부가 제공된 금속 도체 부재의 섹션 길이의 각각 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%가 칼라의 영역에 배치되는 경우도, 매우 바람직한 것으로 입증된다. 미세 구조부가 제공된 금속 도체 부재의 섹션이 전체적으로, 즉 100%가 칼라의 영역에 배치되는 경우에, 특히 바람직하다.

(관련 도체 부재의 종방향에 대해 평행하게 결정된) 칼라의 자유 길이에 대한 것은 도체 부재의 치수와 관련이 있다. 변의 비율이 적어도 3:1인 직사각형 단면을 갖는 편평한 도체 부재의 경우, 칼라의 자유 길이는 종방향을 가로지르는 금속 도체 부재의 두 치수 중 더 큰 것의 바람직하게 0.7 내지 1.0배, 특히 바람직하게는 0.8 내지 0.9배이다.

전자 제어부 (특히 도체 부재의 접촉 하에 상기 제어부의 조립 및 작동 중 에 진동 가능성이 있는 조립)와 도체 부재에 작용하는 다양한 변형 하중 사이의 관련성은 이미 위에서 논의되었다. 이러한 관련성의 관점에서, 본 발명에 의해 달성될 수 있는 장점은 특히 전자 제어부, 즉 관련 회로 기판이 하나 이상의 연결점을 통해 직접 플라스틱 구조에 고정된 고정자 부품에 작용한다. 전자 제어부가 열가소성 플라스틱 구조 및 이에 연결되고 전자 제어부를 덮는 커버에 의해 한정되는 공간에 수용되는 경우에도 바람직하다.

이하, 본 발명은 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명된다.

도 1은 선행 기술에 따라 전기 모터로서 설계된 전기 역학 기계의 축단면도.
도 2는 도 1에 따른 전기 모터의 고정자 부품의 사시도.
도 3은 도 2에 따른 고정자 부품의 상세부 A를 도시한 도면.
도 4는 도 2 및 도 3에 따른 고정자 부품의 더 확대된 상세부의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 고정자 부품의 사시도.
도 6은 도 5에 따른 고정자 부품의 상세부 B를 도시한 도면.
도 7은 도 5 및 도 6에 따른 고정자 부품을 다시 확대한 상세부의 단면도.

도 1에 도시된 전기 모터는 고정자(1) 및 거기에 2개의 롤러 베어링(2)에 의해 축(X)을 중심으로 회전 가능하게 장착된 회전자(3)를 포함한다. 고정자(1)는 내장된 고정자 부품(4), 전자 제어부(5), 커버(6) 및 베어링 커버(7)를 포함한다. 고정자 부품(4)은 또한 고정자 유닛(8)과 플라스틱 구조(13)를 포함하고, 상기 고정자 유닛은 권선 캐리어(10)와 여기에 제공된 코일 권선(11)이 있는 축(X)을 중심으로 배치된 폴 피스(9) 및 상기 코일 권선과 접촉하는 금속 도체 부재(12; 핀)를 가지며, 상기 플라스틱 구조는 고정자 유닛(8)과 도체 부재(12)로 이루어진 예비 조립된 어셈블리에 사출 성형에 의해 일체로 형성된다. 회전자(3)는 회전자 샤프트(14) 및 여기에 장착된 회전자-전기자(15)를 포함한다.

플라스틱 구조(13)와 커버(6) 사이에 형성된 공동부(16)에 수용된 전자 제어부(5)는 전자장치 모듈(E)이 장착된 프린트 회로 기판(17)을 포함한다. 이러한 회로 기판은 플라스틱 구조(13)의 부분인 핀(18)에 장착된다. 도체 부재(12)의 길이의 일부만이 플라스틱 구조(13) 내에 매립된다. 상기 도체 부재의 자유 단부 섹션(19)은 각각 플라스틱 구조 밖으로 돌출하고, 프린트 회로 기판(17)의 관련 개구(20)에 결합하여, 상기 단부 섹션을 통해 전자 제어부(5)와 접촉이 이루어진다. 중립 핀(21)에도 동일하게 적용된다.

3개의 도체 부재(12)와 중립 핀(21)의 영역에서, 플라스틱 구조(13)는 각각의 경우 베이스(22)의 형태로 설계된다. 각각의 베이스(22)는 보강 리브(24)를 통해 플라스틱 구조(13)의 중앙 영역(23)에 연결된다. 각각의 베이스(22)의 단부면은 해당 도체 부재(12) 또는 중립 핀(21)을 둘러싸는 작은 보울(25; small bowl)로서 설계되고, 상기 보울은 거기에 배치된, 거의 피라미드 형상 또는 지붕 형상의 중앙 융기부(26)를 갖는다. 해당 보울(25)은 - 전자 제어부(5)가 조립되기 전에 - 밀봉제(포팅 재료; 27)로 채워진다(도 1 및 도 4에만 도시됨).

도 2 내지 도 4에 도시된 설계의 고정자 부품을 갖는 전기 모터가 (예를 들어, 테슬라 모델 3의 오일 펌프용 구동 모터로서) 공개되어 있고, 본 발명을 이해하는데 추가적인 세부사항은 중요하지 않기 때문에, 여기서는 더 이상 설명하지 않는다.

도 5 내지 도 7에 도시되고 본 발명에 따라 설계된 고정자 부품(4')은 기본적인 설계 특징과 관련하여 도 2 내지 도 4에 따라 도시된 것과 유사하다. 이러한 점에서 다음 설명은 새로운 전체적인 설명 대신 관련 차이점을 제시하는 것으로 제한된다.

특히 눈에 띄는 실질적인 차이점은, PBT로 사출 성형된 플라스틱 구조(13')의 경우 도체 부재(12')의 오버몰드(overmold)는 각각 플라스틱 구조의 중앙 영역(23')에 보강 리브를 통해 연결되는 두꺼운 벽의 베이스로 구성되지 않는 것이다. 오히려 도체 부재(12') 각각은 - 다른 한편으로 그 길이의 부분 영역은 - 전체 둘레에서 나머지 플라스틱 구조(13')로부터 자유롭게 솟아 있는 비교적 얇은 벽의 칼라(28)에 의해 둘레 전체에 걸쳐 둘러싸인다. 칼라(28)는 적어도 대체로 균일한 벽 두께(W)를 갖는다. 5.5mm x 0.8mm의 각각의 도체 부재의 단면에서, 이를 둘러싸는 칼라(28)의 평균 벽 두께(W)는 대략 1.3mm이고, 상기 칼라의 자유 길이(L1)는 약 4.5mm이다. 각각의 칼라(28)의 단부측은 관련 금속 도체 부재(12')의 자유 단부 섹션(19')의 방향으로 테이퍼(29; taper)로 끝난다.

각각의 칼라(28)를 관통하는 금속 도체 부재(12')의 섹션에는 레이저 각인에 의해 표면에 도입된, 대략 50 ㎛ 깊이와 대략 10 ㎛ 폭의 홈(31) 형태의 - 도면에 개략적으로만, 축적에 맞지 않게 도시된 - 미세 구조부(30)가 둘레를 따라 연장되어 위치하고, 상기 홈은 서로 평행하게 및 해당 금속 도체 부재(12')의 종방향에 대해 수직으로 배향된다. 서로 인접한 2개의 홈(31) 사이의 간격은 약 20㎛이다. 미세 구조부(30)가 제공된 각각의 금속 도체 부재(12') 섹션의 길이(L2)는 각각 대략 3.5mm이고, 즉 칼라(28)의 자유 길이(LI)의 대략 75%이고, 미세 구조부(30)가 제공된 금속 도체 부재(12')의 섹션은 완전히 칼라(28)의 영역에 배치된다. 중립 핀(21')은 이러한 점에서 도체 부재(12')와 유사한 방식으로 설계된다.

각 도체 부재(12')는 그것을 가로질러 통과하는 3개의 개구(32, 33)를 갖는다. 긴 타원 형태로 설계된 제 1 개구(32)는 표면에 미세 구조부(30)를 갖는 각각의 도체 부재(12')의 해당 섹션에 위치한다. 도 6에서 테이퍼(29)의 상응하는 파손된 플라스틱 구조를 통해 보이는 2개의 (대략 원형) 개구(33)는 칼라(28)의 단부 측 테이퍼(29)에 의해 덮인 각각의 도체 부재(12')의 영역에 위치한다. 열가소성 "브리지"(34)는 3개의 개구(32 및 33) 각각을 통해 연장되고, 상기 브리지는 도체 부재(12')의 2개의 서로 대향하는 측면에 위치한 칼라(28) 및 테이퍼(29)의 영역들을 서로 연결한다.

또한, 도체 부재(12')의 (전자 제어부와 접촉에 이용되는) 단부 섹션(19')은 도 1 내지 도 4에 도시된 선행 기술에 따른 것과 달리 단부측 노치(35)를 가지며, 이로써 포크형으로 설계되는 것을 알 수 있다.

고정자 부품(4')은 금속 도체 부재(12')와 - 홈(31)에 대응하며 상기 홈을 채우는 리브(36)를 통해 - 상기 홈과 맞물리는 PBT 플라스틱 구조(13') 사이의 우수한 밀봉 거동을 특징으로 하는 동시에 매우 우수한 내구성과 분리 현상의 최소한의 경항을 특징으로 한다. 따라서, 플라스틱 구조(13')와 금속 도체 부재(12') 사이의 밀봉은 플라스틱 구조(13')의 PBT-열가소성 수지와 각각의 금속 도체 부재(12')의 접촉을 통해서만 이루어지고, 별도의 밀봉 재료(예를 들어 선행 기술에 따라 제공되는 포팅 재료)는 사용되지 않는다.

Claims (15)

1. 전기 역학 기계, 특히 전기 모터의 고정자 부품(4')으로서,
   플라스틱 구조(13'), 적어도 부분적으로 상기 플라스틱 구조 내에 매립되고 다수의 코일 권선(11)을 구비한 고정자 유닛(8'), 전자 제어부(5) 및 상기 코일 권선(11)을 상기 전자 제어부(5)에 접속시키는 다수의 금속 도체 부재(12')를 포함하고, 관련 코일 권선(11)과 상기 전자 제어부(5)의 접촉부 사이의 상기 금속 도체 부재(12')의 종방향 길이의 일부는 플라스틱 구조(13') 내에 매립되고, 상기 플라스틱 구조 밖으로 상기 전자 제어부(5)의 접촉부에 관련된 자유 단부 섹션(19')이 돌출하며,
   - 상기 플라스틱 구조(13')는 열가소성 수지로 사출 성형에 의해 제조되고, 즉 상기 고정자 유닛(8')과 그것의 코일 권선(11)에 연결된 도체 부재(12')로 이루어진 예비 조립된 그룹에 사출 성형되어 제조되고,
   - 상기 금속 도체 부재(12')의 각각의 자유 단부 섹션(19')에 인접하여, 상기 플라스틱 구조(13')는 해당 금속 도체 부재(12')의 둘레를 완전히 둘러싸면서 나머지 플라스틱 구조로부터 자유롭게 돌출하는 칼라(28)를 각각 형성하고,
   - 상기 플라스틱 구조(13')와 상기 금속 도체 부재(12') 사이의 밀봉은 별도의 밀봉 재료 없이, 상기 플라스틱 구조(13')의 열가소성 수지와 각각의 금속 도체 부재(12')의 접촉에 의해서만 이루어지고,
   - 각각의 칼라(28)를 관통하는 상기 금속 도체 부재(12')의 섹션에는 레이저 각인에 의해 표면에 도입되고 상기 플라스틱 구조(13')의 열가소성 리브(36)로 채워진 홈(31)의 형태의 미세 구조부(30)가 둘레를 따라 연장되어 제공되는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈(31)은 해당 금속 도체 부재(12')의 종방향에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 홈(31)은 10㎛ 내지 100㎛의 깊이로 설계되는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홈(31)은 3㎛ 내지 50㎛의 폭으로 설계되는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홈(31)의 폭과 깊이 사이의 비율은 0.6 내지 1.5, 바람직하게는 0.8 내지 1.2인 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   서로 인접한 2개의 홈(31) 사이의 간격은 적어도 해당 홈(31)의 폭과 같은 크기인 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 미세 구조부(30)가 제공된 섹션의 길이(L2)는 관련 금속 도체 부재(12')의 종방향에 대해 평행한 상기 칼라(28)의 자유 길이(LI)의 각각 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 60%인 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 미세 구조부(30)가 제공된 상기 금속 도체 부재(12') 섹션의 길이(L2)의 각각 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 특히 바람직하게는 100%는 상기 칼라(28)의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   직사각형 단면을 갖는 도체 부재(12')의 경우, 관련 도체 부재(12')의 종방향에 대해 평행한 상기 칼라(28)의 자유 길이(L1)는 종방향을 가로지르는 상기 금속 도체 부재(12')의 두 치수 중 더 큰 것의 적어도 0.7 내지 1.0배, 바람직하게는 0.8 내지 0.9배인 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼라(28)의 단부측은 상기 관련 금속 도체 부재(12')의 상기 자유 단부 섹션(19')의 방향으로 테이퍼(29)로 끝나는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼라(28)는 적어도 대체로 균일한 벽 두께(W)를 갖는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
12. 제 11 항에 있어서,
    최대 두께 영역의 상기 칼라(28)의 벽 두께(W)는 최소 두께 영역의 해당 칼라의 벽 두께의 50%, 바람직하게는 25%, 특히 바람직하게는 15%를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도체 부재(12')는 상기 플라스틱 구조(13')의 상기 칼라(28)로 감싸는 영역에, 바람직하게는 표면의 미세 구조부(30) 영역에 상기 플라스틱 구조(13')의 열가소성 재료로 채워진 각각 적어도 하나의 개구(32, 33)를 갖는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도체 부재(12')의 상기 자유 단부 섹션(19')은, 상기 도체 부재가 단부측 노치(35)를 가짐으로써, 포크형으로 설계되는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어부(5)는 상기 플라스틱 구조(13')에 고정되고, 상기 플라스틱 구조에 연결된 커버(6)에 의해 덮이는 것을 특징으로 하는 고정자 부품.
    

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