KR20230110731A - 회전 전기 기계용 컬렉터 - Google Patents

Abstract

길이방향 축선(X-X)을 갖는, 회전 전기 기계의 로터(4)를 위한 컬렉터(1)로서,
- 환상 축방향 공간에 의해 서로 분리되어 있는 하부 슬립 링(10a) 및 상부 슬립 링(10b)과,
- 환상 축방향 공간에 수용되는 스페이서 링(20)과,
- 하부 슬립 링에 전기적으로 연결된 하부 트랙(16a), 및 상부 슬립 링에 전기적으로 연결된 상부 트랙(16b)과,
- 전기 절연 가이드 구역(191b)을 구비하고 상부 트랙(16b)과 하부 슬립 링(10b) 사이에 배치된 보호 요소(19)를 포함하는, 컬렉터에 있어서,
스페이서 링(20)은 적어도 내부 수단(202)을 포함하고 보호 요소(19)는 적어도 외부 수단(196)을 포함하며, 스페이서 링이 보호 요소에 대해 회전하는 것을 방지하는 방식으로 내부 수단이 외부 수단과 협력하는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 전기 기계용 컬렉터

본 발명은 회전 전기 기계용 컬렉터 및 상응하는 회전 전기 기계에 관한 것이다. 본 발명은 특히 차량 또는 드론용 앨터네이터, 스타터-앨터네이터, 전기 모터 및 가역적 전기 기계 분야에 유리하게 적용 가능하지만 배타적인 것은 아니다. 이들은 예를 들어 자동차, 스쿠터, 자전거, 삼륜 스쿠터일 수도 있다.

전기 전도성 요소 위에 절연 재료를 오버몰딩하는 것에 의해 생산되고 앨터네이터 로터의 널링 샤프트 또는 비-널링 샤프트에 억지 끼워맞춤하는 것에 의해 장착하도록 설계된 애드온 슬립링 어셈블리(add-on slip-ring assembly)가 알려져 있다.

보다 구체적으로, 문서 FR2710197에 설명된 바와 같이, 이러한 유형의 컬렉터는 외부 표면에 두 개의 슬립 링 뿐만 아니라 두 개의 트랙을 갖는 실질적으로 원통형인 몸체를 포함하며, 각각의 트랙은 그 단부 중 하나가 두 개의 슬립 링 중 한 슬립 링의 내부 면에 용접된다. 반대쪽 단부에는 로터 권선의 와이어에 전원을 공급하기 위해 그 와이어에 연결하기 위한 후크와 같은 연결 요소가 각 트랙에 장착된다. 다음에서 형용사 '상부, 상측'은 기계의 덮개에 가까운 축방향 위치를 나타낼 것이다. 형용사 "하부, 하측"은 기계의 로터에 가까운 축방향 위치를 나타낼 것이다.

컬렉터를 앨터네이터 샤프트에 장착할 때, 억지 끼워맞춤에 수반되는 힘으로 인해, 소성 변형 능력이 낮은 오버몰딩된 플라스틱 부품에 미세 균열이 생겨, 전체 전기 절연에 문제가 발생할 위험이 있다. 또한 현재 대부분의 컬렉터는 유전 테스트와 오븐을 통과할 때 약점을 가지고 있다.

본 발명은 이러한 단점을 효과적으로 치유하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명의 일 측면은 길이방향 축선을 갖는 회전 전기 기계의 로터용 컬렉터에 관한 것이다. 이 기계는 축방향 공간에 의해 서로 분리된 하부 슬립 링 및 상부 슬립 링과, 축방향 공간에 수용된 스페이서 링과, 하부 슬립 링에 전기적으로 연결된 하부 트랙 및 상부 슬립 링에 전기적으로 연결된 상부 트랙과, 전기 절연 가이드 구역을 갖고 상부 트랙과 하부 슬립 링 사이에 배치된 보호 요소를 포함한다. 본 발명에 따르면, 스페이서 링은 적어도 내부 수단을 포함하고 보호 요소는 적어도 외부 수단을 포함하며, 스페이서 링이 보호 요소에 대해 회전하는 것을 방지하는 방식으로 내부 수단이 외부 수단과 협력한다.

이러한 컬렉터를 사용하면 두 구리 링 사이의 거리를 제어하여 단락 위험을 방지할 수 있다. 또한 하부 슬립 링은 상부 트랙과 절연되어, 이 두 요소 사이의 단락을 방지한다. 또한 두 개의 트랙은 구리선이 납땜되는 연결 요소의 위치를 제어할 수 있도록 안내된다. 마지막으로, 이러한 컬렉터를 사용하면 예를 들어 상부 및 하부 슬립 링이 기계가공 작업을 통과할 때 스페이서 링이 회전할 위험성을 제거할 수 있다. 이렇게 하면 기계가공 단계에서 스페이서 링이 분리되거나 상부 슬립 링과 하부 슬립 링 사이의 구역이 변형될 위험을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명에 따른 컬렉터는 바람직하게는 회전식 슬립 링을 갖는 컬렉터이다.

일 실시형태에 따르면, 외부 수단은 이 보호 요소에 장착된 구성 요소가 아니라 보호 요소에 의해 규정된다. 이 실시형태에 따르든 아니든, 보호 요소는 일체형 요소일 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 각기 내부 수단은 돌기 또는 리세스이고 외부 수단은 리세스 또는 돌기이다. 다시 말해서, 이들 수단 중 하나는 돌기이고 다른 수단은 리세스이다. 이러한 수단을 사용하면 컬렉터 구조에 복잡성을 추가하지 않고도 스페이서 링의 위치설정을 보장할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 돌기는 스터드이다.

일 실시형태에 따르면, 스터드는 모따기된다. 모따기부는, 스터드를 관련 리세스에 삽입하는 것을 안내하기 위한 가이드 부분을 형성할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 스터드는 반원통형 돌출부를 형성한다.

일 실시형태에 따르면, 리세스는 개구부이다.

일 실시형태에 따르면, 개구부는 단부 개방형 슬롯에 의해 길어진다. 단부 개방형이란, 슬롯이 형성되는 요소(즉 보호 요소 또는 스페이서 링)의 상측 단부까지 슬롯이 개구부를 길게 한다는 의미이다.

대안적으로, 리세스는 특히 반원통형의 슬롯이다.

일 실시형태에 따르면, 컬렉터는 여러개의 내부 수단과 여러개의 외부 수단을 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 스페이서 링은 내부 원주 표면을 가지며, 상기 내부 원주 표면은 내부 수단을 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 스페이서 링의 외부 표면은 슬립 링들 중 한 슬립 링의 외부 표면의 연속으로 놓인다.

일 실시형태에 따르면, 컬렉터는, 회전 전기 기계의 로터 샤프트에 장착되고 샤프트와 슬립 링 사이에 적어도 부분적으로 위치하도록 의도된 몸체를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 몸체는 폴리머 또는 복합체와 같은 전기 절연 재료로 형성된다.

일 실시형태에 따르면, 보호 요소는 상부 트랙을 수용하는 상부 컷아웃과 하부 트랙을 수용하는 하부 컷아웃을 구비한다.

일 실시형태에 따르면, 상부 컷아웃은 보호 요소의 상측 단부까지 연장된다.

일 실시형태에 따르면, 하부 컷아웃은 보호 요소의 하측 단부까지 연장된다.

일 실시형태에 따르면, 보호 요소는 그의 하측 단부에 배치된 림을 더 포함한다. 이 림은 보호 요소의 강성을 향상시켜 그 원형성을 유지한다.

일 실시형태에 따르면, 내부 수단과 외부 수단은 서로를 보완한다.

일 실시형태에 따르면, 컬렉터는 두 개의 내부 수단과 두 개의 외부 수단을 포함한다. 따라서 제1 내부 수단은 제1 외부 수단과 협력하고 제2 내부 수단은 제2 외부 수단과 협력한다.

일 실시형태에 따르면, 컬렉터는 정확히 두 개의 슬립 링(즉 하부 슬립 링과 상부 슬립 링으로만)을 포함한다. 따라서 앞서 언급한 링 외에 추가 링은 없다. 이 실시형태에 따르면, 컬렉터는 정확히 두 개의 트랙(즉 하부 트랙과 상부 트랙만)을 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 전술한 바와 같이 적어도 하나의 컬렉터를 포함하는 회전 전기 기계에 관한 것이기도 하다.

본 발명과 그 다양한 응용예는 다음의 설명을 읽고 첨부된 도면을 검토하면 더 잘 이해될 것이다:
- 도 1은 본 발명에 따른 회전 전기 기계의 일부의 실시예를 도시한 단면도이다;
- 도 2는 도 1의 컬렉터의 사시도이다;
- 도 3은 도 2의 컬렉터의 분해 사시도이다;
- 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 조립된 보호 요소 및 스페이서 링의 사시도이다;
- 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 조립된 보호 요소, 연결 트랙 및 연결 요소의 사시도이다;
- 도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 컬렉터의 부분 분해 사시도이다;
- 도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 컬렉터의 부분 분해 사시도이다;
- 도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 컬렉터의 부분 분해 사시도이다;
- 도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 컬렉터의 부분 분해 사시도이다.
도면은 본 발명을 전혀 제한하지 않는 방식으로만 제시된다. 명확성을 높이기 위해 동일하거나 유사한 요소는 도면 전체에서 동일한 참조 기호로 식별한다.

앨터네이터, 스타터-앨터네이터, 전기 모터 또는 가역 기계와 같은 회전 전기 기계는 차량, 특히 연소 엔진이 장착된 자동차에 장착할 수 있다. 회전 전기 기계는 연소 엔진에서 나오는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성되어 있으며, 특히 차량의 배터리를 충전하고 기계가 발전기로 작동할 때 차량의 온보드 네트워크에 전력을 공급하는 것을 목표로 한다. 회전 전기 기계는 특히 자동차의 연소 엔진을 시동하기 위해 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 모터 작동 모드를 가질 수도 있다.

도 1은 차량용 내부 환기식 다상 회전 전기 기계의 일부를 도시하는 단면도이다. 기계는 도 1의 왼쪽부터 오른쪽으로, 즉 전방부터 후방으로 작동하면서, 샤프트(2)의 전방 단부에 고정된 구동 풀리(11)를 포함하며, 샤프트의 후방 단부는 컬렉터(1)에 속한 슬립 링(10a, 10b)을 지지한다. 샤프트(2)의 축선(X-X)은 기계와 컬렉터의 회전 축선을 구성한다.

샤프트(2)는 여자 권선(5)이 제공되는 로터(4)를 중앙에 고정하고 있으며, 여자 권선의 단부는 컬렉터(1)에 유선 연결로 연결된다. 본원에서 로터(4)는 클로 폴 로터이며, 2개의 클로 폴(6, 7)을 갖고, 각 클로 폴은 블레이드를 각기 갖는 전방 팬(8)과 후방 팬(9)을 장착하고 있다

각 클로 폴은 다른 클로 폴을 향하는 축방향 치형부를 가지며, 한 클로 폴의 치형부는 다른 클로 폴의 치형부들 사이에 끼워져, 권선(5)이 컬렉터(1)의 슬립 링에 의해 활성화될 때 자극을 형성하고, 각 링은 이 예에서 전압 조정기(보이지 않음)에 고정된 브러시 홀더(100)의 브러시(참조부호 없음)와 접촉한다. 브러시들은 축선(X-X)에 대해 반경 방향으로 배향되지만, 링들(10a, 10b)은 축선(X-X)에 대해 축방향으로 배향된다. 각 브러시는 금속 브레이드에 연결되고, 금속 브레이드는 단자에 연결되며, 단자 자체는 각각 차량 접지 및 차량 배터리의 양극 단자(positive terminal)에 연결된다.

이 실시예의 기계는 다이오드 브리지와 같이 교류를 직류로 변환하는 정류기(rectifier: 110)를 포함한다(도 1에서는 이들 다이오드 중 두 개를 볼 수 있음). 대안적으로, 기계는 특히 앨터네이터가 가역 유형이고 스타터-앨터네이터로 구성된 경우 MOSFET 유형의 트랜지스터를 수용하는 전원 모듈을 포함할 수 있다. 이 장치(110) 자체는 한편으로는 스테이터(13)가 포함하는 권선(12)에 속하는 위상 출력에 전기적으로 연결되고, 다른 한편으로는 온보드 네트워크 및 자동차의 배터리에 전기적으로 연결된다. 앨터네이터의 경우 전기자(armature) 역할을 하는 이 스테이터(13)는 로터(4)를 둘러싸고 있으며, 권선(12)이 포함하는 와이어 또는 헤어핀의 통과를 위해 내부에 축방향 컷아웃(보이지 않음)이 제공된 몸체(14)를 갖는다. 이 권선(12)은 몸체(14)의 양측에 축방향으로 돌출된 권선 오버행(참조부호 없음)을 갖는다.

전압 조정기의 목적은 여자 권선(5)을 통해 순환하는 전류를 제어하여, 전류 정류기 장치를 통해 온보드 네트워크 및 차량의 배터리로 전달되는 전압을 조절하는 것임을 기억하길 바란다.

팬(8, 9)은 각각 전방 베어링(150)으로 지칭되는 전방 엔드 플레이트 및 후방 베어링(160)으로 지칭되는 후방 엔드 플레이트의 부근에서 연장되며, 이 전후방 엔드 플레이트는 전기적으로 접지된 전기 기계의 고정 케이싱에 속한다. 베어링(150, 160)은 팬(8, 9)과 로터(4) 및 샤프트(2)로 구성된 어셈블리가 풀리(11)에 의해 회전 구동될 때 팬(8, 9)에 의해 기계가 내부적으로 환기되도록 천공되어 있다. 이러한 환기를 통해 권선(12, 5)의 냉각 및 정류기 장치(110)와 조정기를 갖는 브러시 홀더(100)의 냉각이 가능하다. 냉각 유체(이 사례에서는 공기)가 베어링(150, 160)의 각종 개구부를 통과하는 경로는 도 1에 화살표로 표시되어 있다.

이 장치(110), 브러시 홀더(100) 및 천공된 보호용 후방 커버(21)는 본원에서 후방 팬(9)이 전방 팬(8)보다 더 강력할 수도 있도록 후방 베어링(160)에 의해 지지된다. 베어링(150, 160)은 이 사례에서 보이지 않는 나사 또는 관통 볼트를 사용하여 서로 연결되어, 차량의 고정 부분에 장착하기 위한 케이싱을 형성한다.

베어링(150, 160)은, 베어링(150, 160)을 통과하고 풀리(11)와 컬렉터(1)의 링(10a, 10b)을 지탱하고 있는 샤프트(2)의 전방 단부 및 후방 단부를 지지하면서 그 회전을 허용하기 위해 각각 중앙에서 구름 접촉 볼 베어링(17, 18)을 지탱하고 있다. 이들 베어링은 중공 형상을 가지며, 본원에서는 각각 구름 접촉 베어링(17, 18)을 지탱하는 천공된 횡방향 배향 부분과, 두 베어링이 서로 연결되어 케이싱을 형성할 때 스테이터(13)의 몸체(14)를 중심설정하고 축방향으로 보유하기 위해 내부 단차 직경을 갖는 천공된 축방향 배향 부분을 갖는다.

팬(8, 9)의 블레이드는 구름 접촉 베어링(17, 18)의 장착을 위한 베어링(150, 160)용 하우징 위로 반경방향으로 연장될 수 있으며, 따라서 환기가 이루어진다.

도 2 및 3에서 볼 수 있듯이 컬렉터(1)는 샤프트(2)에 장착된 몸체(3)를 포함한다. 몸체(3)는 상기 샤프트와 슬립 링(10a, 10b) 사이에 적어도 부분적으로 배치된다. 몸체는 특히 폴리머 또는 복합 재료와 같은 전기 절연 재료로 형성된다. 몸체(3)는 전방에 환상의 제1 부분(34)을 갖고, 후방에 슬립 링을 지탱하는 원통형 제2 부분(35)을 가지며, 제1 부분과 제2 부분 사이에서 연장되는 연결 중간 부분(36)을 갖는다. 중간 부분(36)은 두 개의 암(361a, 361b)을 포함한다. 제1 부분, 제2 부분 및 중간 부분은 하나의 동일한 재료로 형성되어 일체형 요소(one-piece element)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 부분들은 폴리머, 복합재 또는 플라스틱(예: 열경화성 또는 열가소성 플라스틱)을 사출 성형하는 것에 의해 생산할 수 있으며, 도 3의 컬렉터의 분해도에서 명확하게 볼 수 있다.

컬렉터(1)는 축방향으로 연장되는 특히 스트립 형태의 두 개의 연결 트랙(16a, 16b)을 포함한다. 각 연결 트랙은, 상기 암(361a, 361b) 중 하나에 매립된 부분과, 로터(4)의 권선(5)의 관련 와이어의 자유 단부에 전기적으로 연결하기 위해 볼 수 있도록 일 단부에 배치된 연결 요소(15a, 15b)를 갖는다. 이러한 연결은 예를 들어 압착(crimping)의 첫 번째 단계와 그에 이어지는 납땜의 두 번째 단계로 이루어진다. 각 트랙(16a, 16b)의 타 단부는, 특히 용접에 의해, 도시되지 않은 연결 구역에서 링(10a, 10b) 중 하나의 내부 면에 전기적으로 연결된다.

각 슬립 링(10a, 10b)은 전기 전도성 재료, 바람직하게는 구리로 만들어진 축선(X-X)의 중공 환상체 형상을 갖는다. 예를 들어 링과 트랙 사이의 연결은 초음파 용접 기술을 사용하여 만들 수 있다. 클로 폴(6, 7)에 축방향으로 가장 가깝게 배치되는 "하부"라고 언급되는 링(10a)과, 보호 커버(21)에 축방향으로 가장 가깝게 배치되는 "상부"라고 언급되는 링(10b) 사이에 구분이 이루어진다. 다시 말해서, 하부 링(10a)은 상부 링(10b)과 클로 폴(6, 7) 사이에 축방향으로 위치하며, 보다 구체적으로는 상기 상부 링(10b)과 후방 엔드 플레이트(160) 사이에 위치한다. 하부 트랙(16a)은 하부 슬립 링(10a)에 연결되고 상부 트랙(16b)은 상부 슬립 링(10b)에 연결된다.

컬렉터(1)는 또한 트랙(16a, 16b)과 대응 링(10a, 10b) 사이의 연결부를 샤프트(2)로부터 절연하도록 구성된 보호 요소(19)를 포함한다. 보호 요소(19)는 몸체(3)의 원통형 제2 부분(35)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 방식으로 배치된다. 상기 요소는 반경방향으로 몸체(3)와 슬립 링(10a, 10b) 사이에 배치된다. 보호 요소(19)는, 각 트랙(16a, 16b)을 안내하기 위해 축선(X-X)에 대해 축방향으로 연장되는 가이드 구역(191a, 191b)을 포함한다. 본원에서 두 개의 가이드 구역(191a, 191b)은 실질적으로 서로 직경방향 정반대쪽에 있다.

이 사례에서, 가이드 구역(191a)은 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 보호 요소(19)에서 축방향으로 연장되는 컷아웃으로 형성되고 하부 컷아웃(194a)으로 지칭된다. 이 하부 컷아웃(194a)은 보호 요소의 상측 축방향 단부까지 연장되며, 하부 트랙(16a)과 하부 슬립 링(10a) 사이에 전기적 접촉을 설정할 수 있게 한다.

가이드 구역(191b)은 보호 요소(19)의 내부 벽을 따라 축방향으로 연장되는 홈을 포함하며, 이 홈은 링(10a)과 트랙(16b) 사이에서 연장되어, 상기 링이 상기 트랙으로부터 전기적으로 절연될 수 있게 한다. 축방향으로 연장되고 원주 방향으로 홈의 양쪽에 하나씩 배치된 두 개의 절연 벽(192, 193)에 의해 안내가 제공될 수 있다. 홈은 보호 요소의 상측 축방향 단부까지 연장되는 상부 컷아웃(194b)에 의해 축방향으로 길어진다. 상기 상부 컷아웃은 트랙(16b)과 슬립 링(10b) 사이에 전기적 접촉을 설정할 수 있게 한다. 가이드 구역(191b)은 보호 요소(19)의 전체 길이를 따라 축방향으로 연장될 수 있다. 가이드 구역(191b)은 축선(X-X)을 향해 반경방향 돌기로서 연장된다. 이 돌기는 컬렉터의 원통형 제2 부분(35)의 외부 둘레에 형성된 상응하는 형상의 리세스와 협력할 수 있다.

보호 요소(19)는 하측 단부에 배치된 림(195)을 더 포함할 수 있다. 림(195)은 하부 슬립 링(10a)의 축방향 단부면에 맞닿는다. 이러한 림(195)은 슬립 링(10a, 10b)에 대한 보호 요소(19)의 제어된 위치설정을 허용하는 동시에 보호 요소의 강성을 향상시켜, 보호 요소가 그 원형성을 유지할 수 있도록 한다.

컬렉터(1)는 또한 슬립 링(10a)과 슬립 링(10b) 사이의 전기 절연을 보장할 수 있도록 축선(X-X)을 갖는 환상 형상의 스페이서 링(20)을 포함한다. 스페이서 링(20)은 슬립 링들 사이의 축방향 이격(이 사례에서는 실질적으로 일정한 이격)을 유지하기 위해 슬립 링들 사이에 축방향으로 배열된 환상 칼라(201)를 포함한다. 본원에서 칼라(201)는 슬립 링(10a 및 10b)의 외경에 대응하는 외경을 갖는다. 즉, 스페이서 링의 외부 표면은 슬립 링(10a 또는 10b) 중 하나의 외부 표면의 연속으로 배열된다. 칼라(201)는 특히 슬립 링(10a 및 10b)의 내경에 실질적으로 대응하는 내경을 갖는다.

컬렉터는 예를 들어 다음과 같이 조립된다: 하부 슬립 링(10a)의 하측 축방향 단부면이 보호 요소의 림(195)에 맞닿을 때까지 하부 슬립 링이 보호 요소(19) 위로 미끄러진다. 그런 다음 스페이서 링(20)이 보호 요소(19) 위로 미끄러져, 상기 링(20)의 하측 축방향 단부면이 하부 슬립 링(10a)의 상측 축방향 단부면과 접촉하도록 한다. 마지막으로, 상부 슬립 링(10b)의 하측 축방향 단부면이 스페이서 링(20)의 상측 축방향 단부면에 맞닿을 때까지 상부 슬립 링(10b)이 보호 요소 둘레로 미끄러진다. 연결 트랙(16a, 16b)이 슬립 링에 대하여 위치설정되고 이 슬립 링에 전기적으로 연결되며 몸체(3)가 사출 성형된다.

스페이서 링(20)은 상기 링의 내부 원주면[즉 축선(X-X)을 향하는 면]에 배치된 적어도 하나의 내부 수단(202)을 갖는다. 또한, 보호 요소(19)는 상기 요소의 외부 원주면[즉 축선(X-X)을 향하는 내부면과 반경방향으로 반대쪽의 면]에 배치된 적어도 하나의 외부 수단(196)을 포함한다. 내부 수단(202)은 외부 수단(196)과 협력하여 스페이서 링이 보호 요소에 대해 회전하는 것을 방지할 수 있게 한다. 이하에서 설명되는 실시예들에서, 스페이서 링(20)과 보호 요소(19)는 각각 여러개의 수단(202, 196), 특히 두 개의 수단(서로 직경방향으로 정반대쪽에 배열되는 것이 바람직함)을 포함한다.

도 6에 일 실시예가 도시된 제1 실시형태에서, 스페이서 링(20)의 내부 수단(202)은 돌기이고 보호 요소(19)의 외부 수단(196)은 리세스이다.

보다 구체적으로, 스페이서 링(20)은 칼라(201)의 내부 원주면으로부터 돌출되는 각자의 스터드(202a, 202b)로 각기 형성된 2개의 내부 수단을 포함한다. 각 스터드는 상기 링의 내부 표면에 돌출부를 형성하여, 스터드와 축선(X-X) 사이의 거리가 칼라(201)의 내부면과 축선 사이의 거리보다 짧다. 또한 스터드와 축선(X-X) 사이의 거리는 슬립 링(10a, 10b)과 상기 축선 사이의 각각의 거리보다 짧다. 즉, 스터드(202a, 202b)에서 측정된 스페이서 링의 내경은 슬립 링(10a, 10b)의 각 내경보다 작다. 이 실시예에서 스터드는 축방향으로 칼라(201)의 전체 높이에 걸쳐 연장된다.

도 6에 도시된 이 실시형태에서, 보호 요소(19)는 각각 리세스(이 사례에서 각각 개구부, 특히 관통 개구부임)를 형성하는 두 개의 외부 수단(196)을 포함한다. 보다 구체적으로, 보호 요소(19)는 두 개의 직경방향 정반대쪽 개구부(196a, 196b)를 포함한다. 각 개구부는 보호 요소의 상부 가장자리까지 축방향으로 연장된다. 보호 요소의 상부 가장자리는 기계의 보호 커버(21)에 가장 가깝도록 배열된 상기 요소의 축방향 단부에 의해 형성된다. 개구부(196a, 196b)는 조립 시, 스페이서 링(20)에 속하는 스터드(202a, 202b)가 각각의 안에서 미끄러질 수 있도록 구성된다. 따라서 조립 후 각 스터드의 하측 축방향 단부면은 개구부의 폐쇄 단부에 맞닿아 있으며, 이 폐쇄 단부는 개구부의 하측 축방향 단부이다. 조립되면 스터드가 개구부에 맞물려서, 보호 요소(19)에 대한 스페이서 링(20)의 임의의 회전 운동을 방지한다.

도 7에 일 실시예가 도시된 제2 실시형태에서, 스페이서 링(20)의 내부 수단(202)은 돌기이고 보호 요소(19)의 외부 수단(196)은 리세스이다.

보다 구체적으로, 본 실시형태에서, 스페이서 링(20)은 칼라(201)의 내부 원주면으로부터 돌출되는 각자의 스터드(202a, 202b)로 각기 형성된 2개의 내부 수단을 포함한다. 도 6에 도시된 제1 실시형태의 내부 수단(202)에 대한 설명은 이 제2 실시형태에도 적용된다. 제1 실시형태의 특징을 갖는 것 외에도, 각 스터드(202a, 202b)는 모따기부(203)를 갖는다. 각 모따기부(203)는, 이 사례에서 스터드의 내경이 상기 스터드의 하부 가장자리를 향해 축방향으로 증가하도록 축방향으로 연장되어, 한다. 즉, 스터드의 하측 축방향 단부와 축선(X-X) 사이의 거리가 상기 스터드의 상측 축방향 단부와 상기 축선 사이의 거리보다 길다. 모따기부(203)는 본 실시형태에서 스터드의 일부에 걸쳐서만, 특히 스터드의 축방향 높이의 절반 미만을 나타내는 축방향 부분에 걸쳐서만 연장된다.

이 제2 실시형태에서 설명된 보호 요소(19)는 각각 리세스를 형성하는 두 개의 외부 수단(196)을 포함한다. 각 리세스는 본 실시형태에서 슬롯(197)에 의해 축방향으로 길어진 관통 개구부(196a, 196b)에 의해 형성된다. 각 슬롯(197)은 각각의 개구부(196a, 196b)와 보호 요소의 상측 축방향 단부 사이에서 축방향으로 연장된다. 개구부(196a, 196b) 및 슬롯(197)은 조립 시, 스페이서 링(20)의 각 러그(202a, 202b)가 슬롯(197) 중 하나 내에서 미끄러지도록 구성되며, 조립 중 러그가 해당 개구부(196a, 196b)에 머물게 될 때까지 모따기부가 가이드로서의 역할을 한다. 따라서 조립 후 각 스터드의 하측 축방향 단부면은 개구부의 폐쇄 단부에 맞닿아 있다. 조립되면 스터드가 개구부에 맞물려서, 보호 요소(19)에 대한 스페이서 링(20)의 임의의 회전 운동을 방지한다. 또한, 이 실시형태에서, 스터드는 또한 개구부 내에서 축방향으로 움직이지 못하게 되어 있다.

도 8에 일 실시예가 도시된 제3 실시형태에서, 스페이서 링(20)의 내부 수단(202)은 돌기이고 보호 요소(19)의 외부 수단(196)은 리세스이다.

보다 구체적으로, 본 실시형태에서 스페이서 링(20)은 칼라(201)의 내부 원주면으로부터 돌출되는 각자의 스터드(202a, 202b)로 각기 형성된 2개의 내부 수단을 포함한다. 이 실시형태에서, 각 스터드는 제1 실시형태의 스터드와 그 형상만 다르다. 이 사례에서 각 스터드는 반원통형 돌출부 형태를 갖는다. 여전히 이 실시형태에서, 보호 요소(19)는 슬롯(198)인 리세스를 각기 형성하는 두 개의 외부 수단(196)을 포함한다. 각 슬롯은 반원통형이다. 각 슬롯은 보호 요소의 상부 가장자리까지 축방향으로 연장된다. 슬롯은 조립 시 스페이서 링(20)에 속하는 반원통형 돌출부가 각각의 안에서 각기 미끄러질 수 있도록 구성된다. 따라서 조립 후 각 스터드의 하측 축방향 단부면은 대응하는 슬롯의 하측 축방향 단부면에 맞닿아 있다. 조립되면 스터드가 슬롯에 맞물려서 보호 요소(19)에 대한 스페이서 링(20)의 임의의 회전 운동을 방지한다.

도 9에 일 실시예가 도시된 제4 실시형태에서, 스페이서 링(20)의 내부 수단(202)은 리세스이고, 보호 요소(19)의 외부 수단(196)은 돌기이다.

보다 구체적으로, 이 실시형태에서 보호 요소(19)는 각각 상기 요소의 외부 원주면으로부터 돌출된 각자의 스터드(199)로 각기 형성된 2개의 내부 수단을 포함한다. 스터드는 보호 요소(19)의 축방향으로 높이의 일부에 걸쳐 연장된다. 예를 들어, 본 실시형태에서 각 스터드(199)는 반원통형 돌출부 형태를 갖는다. 스터드들(199)은 특히 서로 직경방향으로 정반대쪽에 배열된다.

여전히 이 제4 실시형태에서, 스페이서 링(20)은 각각 리세스를 형성하는 2개의 내부 수단(202)을 포함하며, 이 사례에서 상기 리세스는 슬롯(204)이다. 보다 구체적으로, 스페이서 링(20)은 직경방향으로 정반대쪽에 배치된 두 개의 슬롯(204)을 포함한다. 각 슬롯은 칼라(201)의 전체 높이에 걸쳐 축방향으로 연장된다. 슬롯은 조립 시 스터드(199)가 각 슬롯의 안에서 각기 미끄러질 수 있도록 구성된다. 조립되면 스터드가 슬롯에 맞물려서 보호 요소(19)에 대한 스페이서 링(20)의 임의의 회전 운동을 방지한다.

실시형태가 무엇이든, 스페이서 링(20) 및 보호 요소(19)는 특히 폴리머 또는 복합체와 같은 전기 절연 재료로 만들어진다. 보호 요소(19) 및 스페이서 링(20)은 예를 들어 플라스틱, 열가소성 재료 또는 열경화성 재료로 만들어질 수 있다.

물론, 본 발명은 도면을 참조하여 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 실시예가 상정될 수 있다.

Claims (12)

1. 길이방향 축선(X-X)을 갖는, 회전 전기 기계의 로터(4)를 위한 컬렉터(1)로서,
   - 축방향 공간에 의해 서로 분리되어 있는 하부 슬립 링(10a) 및 상부 슬립 링(10b)과,
   - 상기 축방향 공간에 수용되는 스페이서 링(20)과,
   - 상기 하부 슬립 링에 전기적으로 연결된 하부 트랙(16a), 및 상기 상부 슬립 링에 전기적으로 연결된 상부 트랙(16b)과,
   - 전기 절연 가이드 구역(191b)을 구비하고 상기 상부 트랙(16b)과 상기 하부 슬립 링(10b) 사이에 배치된 보호 요소(19)를 포함하는, 컬렉터에 있어서,
   상기 스페이서 링(20)은 적어도 내부 수단(202)을 포함하고 상기 보호 요소(19)는 적어도 외부 수단(196)을 포함하며, 상기 스페이서 링이 상기 보호 요소에 대해 회전하는 것을 방지하는 방식으로 상기 내부 수단이 상기 외부 수단과 협력하는 것을 특징으로 하는 컬렉터.
2. 제1항에 있어서, 상기 내부 수단(202)이 돌기 또는 리세스이고, 상기 외부 수단(196)이 각각 리세스 또는 돌기인 것을 특징으로 하는 컬렉터.
3. 제2항에 있어서, 상기 돌기가 스터드인 것을 특징으로 하는 컬렉터.
4. 제3항에 있어서, 상기 스터드가 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 컬렉터.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 스터드가 반원통형 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 컬렉터.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스가 개구부인 것을 특징으로 하는 컬렉터.
7. 제6항에 있어서, 상기 개구부가 단부 개방형 슬롯(open-ended slot)에 의해 길어지는 것을 특징으로 하는 컬렉터.
8. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스가 특히 반원통형의 슬롯인 것을 특징으로 하는 컬렉터.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 여러개의 내부 수단(202) 및 여러개의 외부 수단(196)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬렉터.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬렉터가 정확히 2개의 슬립 링, 즉 하부 슬립 링(10a)과 상부 슬립 링(10b)만을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬렉터.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(19)가 일체형 요소인 것을 특징으로 하는 컬렉터.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 컬렉터(1)를 포함하는 회전 전기 기계.