KR20240001205A - 보강 요소를 구비한 전기 기계용 하우징 - Google Patents
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Abstract
전기 기계용 하우징(1)은 중공 원통형 하우징 케이싱(2)과, 하우징 케이싱(2)의 하나의 축방향 단부에 배열된 제 1 재료로 구성된 원형 베어링 플레이트(3)를 구비한다. 제 2 재료로 구성된 보강 요소(8)가 베어링 플레이트(3)에 매립된다. 또한, 이러한 하우징(1)을 갖는 전기 기계(14), 이러한 전기 기계(14)를 갖는 차량(15), 및 하우징(1)을 제조하는 방법이 기재된다.
Description
본 발명은 중공 원통형 하우징 케이싱과, 하우징 케이싱의 하나의 축방향 단부에 배열된 제 1 재료로 구성된 원형 베어링 플레이트를 구비하는, 전기 기계용 하우징에 관한 것이다.
베어링 플레이트는, 예를 들어 하우징 케이싱을 축 방향으로 적어도 부분적으로 폐쇄하고 그리고 그에 따라 하우징의 단부 면을 형성하는 원형 또는 환형 주조물로서 제조될 수 있다.
베어링 플레이트는 선택적으로 하우징에 배열된 회전자의 회전자 샤프트를 수용하는 롤러 베어링용 베어링 부시를 지지할 수 있다. 특히, 회전자 샤프트는 베어링 부시가 배열되는 베어링 플레이트의 중앙 구멍을 통해 돌출될 수 있다. 회전자에 추가해서, 고정자가 하우징 내에 수용될 수 있으며, 회전자는 고정자에 대해 회전 가능하다.
대향 축 방향으로 하우징 케이싱을 폐쇄하고 그리고 회전자의 추가 베어링을 지지할 수 있는 추가 베어링 플레이트가 추가로 제공될 수 있다.
이러한 유형의 전기 기계는 전기 구동 차량 및 하이브리드 차량에서 점점 더 많이 사용되고 있으며, 주로 그러한 차량의 휠 또는 축을 구동하기 위한 전기 모터로 사용된다. 전기 모터는 특히 동기 모터 또는 비동기 모터로 구성될 수 있다.
전기 모터는 일반적으로 회전 속도 적응을 위해 기어박스에 기계적으로 연결된다. 전기 모터는 일반적으로 배터리로부터 제공되는 DC 전압으로부터 전기 모터의 작동을 위해 AC 전압, 예를 들어 다상 AC 전압을 생성하는 인버터에 일반적으로 전기적으로 결합된다.
전기 기계가 차량의 운동 에너지의 회수를 위한 발전기로 작동되는 것이 또한 가능하며, 여기서 운동 에너지는 먼저 전기 에너지로 변환되고, 다음에 배터리의 화학 에너지로 변환된다.
재료를 절약하고 설치 공간을 최소화하기 위해, 위에서 언급한 하우징, 특히 베어링 플레이트를 가능한 한 얇은 벽으로 제조하는 것이 목표이다. 그러나, 하우징의 벽 두께가 감소되면, 전기 기계가 회전 속도 의존 방식으로 진동하는 경향이 증가한다.
진동의 발생을 방지하기 위해, 베어링 플레이트에 보강 리브를 제공하는 것이 이미 제안되었다. 그러나, 이러한 보강 리브는 전기 기계의 모든 적용에 있어 확보할 수 없는 추가적인 설치 공간을 필요로 한다. 더욱이, 보강 리브를 갖는 하우징의 제조는 더욱 복잡해지고 따라서 비용도 더 많이 든다.
따라서, 본 발명의 기초가 되는 목적은 추가 설치 공간이 필요하지 않고 바람직하지 않은 진동이 방지되는 전기 기계용 하우징을 제공하는 것이다.
목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 위에서 언급한 유형의 하우징의 경우 제 2 재료로 구성된 보강 요소가 베어링 플레이트에 매립되는 것이 제공된다.
본 발명은 구성요소의 강성을 증가시키기 위해 제 1 재료와 제 2 재료의 다양한 특성이 서로 유리하게 조합될 수 있다는 지식에 기초한다. 또한 베어링 플레이트에 보강 요소를 매립하면 베어링 플레이트를 주조하는 동안 2개의 구성요소의 연결이 가능해져서, 양 구성요소의 복잡한 장착이 생략될 수 있다.
제 1 재료는 제 2 재료보다 낮은 밀도를 가질 수 있다. 또한, 제 2 재료는 제 1 재료보다 더 높은 탄성 계수를 가질 수 있다. 그 결과, 베어링 플레이트의 특히 높은 강성이 생성되고, 그 결과 특히 전기 기계의 회전자의 낮은 회전 속도의 경우 하우징이 진동에 덜 민감해진다.
실린더 구성의 결과로, 하우징 케이싱은 제 1 축 방향과 반대쪽 제 2 축 방향이 이어지는 (가상) 축방향 축을 정의한다. 축방향 축으로부터 시작하여, 각각의 경우 하우징 케이싱의 축방향 축으로부터 직각으로 진행하는 여러 반경 방향이 정의될 수 있다.
베어링 플레이트를 갖는 하우징 케이싱은 바람직하게 단일 피스, 즉 일체형 구성요소로 형성된다. 결과적으로, 2개의 구성요소를 장착할 필요가 없다. 베어링 플레이트의 두께는 바람직하게는 5㎜와 6㎜ 사이에 있지만, 예를 들어 3㎜와 8㎜ 사이의 상이한 값을 가정할 수도 있다.
보강 요소는 또한 마찬가지로 베어링 플레이트에 매립된 베어링 부시를 둘러쌀 수 있다. 그 결과, 보강 요소, 베어링 부시 및 베어링 플레이트(또는 그 나머지)는 하나의 단계, 즉 베어링 플레이트의 주조 중에 서로 연결될 수 있다. 또한 베어링 부시는 베어링 플레이트의 강성을 높여 진동에 대한 전기 기계의 민감성을 더욱 감소시킨다.
베어링 플레이트에 매립된 베어링 부시는 전기 기계의 회전자를 지지하는 역할을 할 수 있다. 베어링 부시를 둘러싸는 보강 요소는 또한 베어링 부시로부터 이격될 수 있다.
보강 요소가 반경방향으로 이어지는 스트럿을 사용하여 환형으로 형성된다는 점에서 베어링 플레이트의 강성이 더욱 증가될 수 있다. 스트럿은 베어링 플레이트의 중앙 영역으로부터 반경 방향으로 각각의 경우에 바깥쪽으로 뻗어 있다.
환형 보강 요소는 특히 내부 링과, 내부 링을 둘러싸는 외부 링을 가질 수 있으며, 여기서 스트럿은 내부 링을 외부 링에 연결한다. 예를 들어 내부 링은 베어링 플레이트에 통합된 베어링 부시를 둘러쌀 수 있다.
비대칭적으로 및/또는 서로 상이한 거리에서 내부 링 또는 외부 링을 따라 스트럿을 배열하는 것이 유리한 것으로 나타났다. 비대칭 배열은 회전자의 특정 고유 주파수의 경우 하우징의 자극을 덜 뚜렷하게 만든다.
본 발명의 하나의 추가 개선점은 보강 요소가 제 1 축 방향으로 돌출하는 제 1 에지 영역을 갖는다는 점이다. 제 1 에지 영역은 제 1 축 방향으로 구부러지거나 기울어질 수 있으며, 베어링 플레이트의 강성을 더욱 증가시킬 수 있다. 제 1 에지 영역의 하위 영역은 보강 요소에 의해 정의된 평면에 적어도 대략 수직으로 연장될 수 있다.
보강 요소는 제 1 축 방향과 반대인 제 2 축 방향으로 돌출하는 제 2 에지 영역을 추가로 가질 수 있다. 제 2 에지 영역은 제 2 축 방향으로 구부러지거나 기울어질 수 있으며, 베어링 플레이트의 강성을 더욱 증가시킬 수 있다. 제 2 에지 영역의 하위 영역은 보강 요소에 의해 정의된 평면에 적어도 대략 수직으로 연장될 수 있다. 따라서, 제 1 에지 영역의 하위 영역과 제 2 에지 영역의 하위 영역은 서로 평행하게 진행될 수 있다.
제 1 에지 영역은 외부 링, 특히 외부 링의 외부 에지에 위치할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 1 에지 영역은 내부 링, 특히 내부 링의 내부 에지에 위치할 수도 있다.
유사한 방식으로, 제 2 에지 영역은 외부 링, 특히 외부 링의 내부 에지, 내부 링, 특히 내부 링의 외부 에지 및/또는 스트럿 중 하나의 에지에 위치할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예의 경우, 제 1 에지 영역은 외부 링의 외부 링과 내부 링의 내부 에지에 위치하며, 여기에서 제 2 에지 영역은 외부 링의 내부 에지, 내부 링의 외부 에지, 및 스트럿의 에지에 위치되어 있다.
본 발명에 따른 하우징의 경우, 제 1 재료는 알루미늄 합금을 갖거나 알루미늄 합금으로 구성될 수 있다. 제 2 재료는 또한 강철 합금을 갖거나 강철 합금으로 구성될 수 있다. 재료 혼합으로 인해, 하우징을 "하이브리드 알루미늄 하우징(hybrid aluminum housing)"이라고 부를 수 있다.
또한, 본 발명은 설명된 유형의 하우징을 갖는 전기 기계에 관한 것이다. 고정자, 회전자 및 추가로 필요한 구성요소가 하우징에 수용될 수 있다.
본 발명은 또한 그러한 전기 기계로 구동될 수 있는 차량에 관한 것이다. 차량은 또한 여러개의 전기 기계를 가질 수 있으며, 기계 중 하나는 차량의 휠 또는 축에 할당된다.
또한, 본 발명은 상술한 유형의 하우징을 제조하는 방법에 관한 것이며, 보강 요소를 주조 금형에 위치시키는 단계, 보강 요소가 제 1 재료에 의해 둘러싸이도록 제 1 재료를 주조 금형에 주조하는 단계를 포함한다.
특히, 다이캐스팅 공정이 사용될 수 있으며, 다른 유형의 주조 방법, 예를 들어 중력 주조도 사용될 수 있다.
이 방법에 사용되는 보강 요소는 특히 펀칭, 레이저 컷팅 및/또는 딥 드로잉에 의해 제조될 수 있다.
도면은 개략적도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 내부를 도시하는 사시도이다.
도 2는 하우징의 외부를 도시하는 추가 사시도이다.
도 3은 하우징의 보강 요소의 축방향 도면이다.
도 4는 보강 요소의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량을 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 내부를 도시하는 사시도이다.
도 2는 하우징의 외부를 도시하는 추가 사시도이다.
도 3은 하우징의 보강 요소의 축방향 도면이다.
도 4는 보강 요소의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량을 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(1)의 내부를 도시하는 사시도이다. 하우징(1)은 차량을 구동하는 전기 기계의 일부이다.
냄비형상 하우징(1)은 중공 원통형 하우징 케이싱(2)과, 하우징 케이싱(2)의 제 1 축방향 단부에 배열된 원형 또는 환형 베어링 플레이트(3)를 구비한다. 하우징 케이싱(2)은 베어링 플레이트(3)와 단일 피스로 형성되며, 양 구성요소는 일체형 구성요소를 형성한다.
하우징 케이싱(2)과, 베어링 플레이트(3)의 대부분은 알루미늄 합금인 제 1 재료로 구성된다. 그러나, 알루미늄 합금 대신에 상이한 재료를 또한 사용할 수 있다.
베어링 플레이트(3)는 무엇보다도 베어링 플레이트(3)의 중앙 구멍에 배열된 베어링 부시(5)를 포함한다. 베어링 부시(5)는 회전자 샤프트(도시하지 않음)의 제 1 단부를 위한 롤러 베어링을 수용하도록 의도된다. 회전자 샤프트는 하우징(1)에 장착되어야 하는 전기 기계의 회전자에 속한다. 회전자 샤프트는 베어링 부시(5)를 통과하여 하우징(1) 밖으로 돌출할 수 있고 거기에 변속기가 체결될 수 있다.
베어링 부시(5)는 강철 합금인 제 2 재료로 구성된다. 이는 베어링 부시(5)로부터 반경방향으로 멀리 베어링 플레이트(3)의 내부 측면으로 연장되는 여러개의 보강 리브에 의해 둘러싸여 있다. 또한, 여러개의 주변 구멍(6, 7)이 베어링 플레이트(3)에 제공되며, 이들 구멍을 통해 케이블이 하우징(1) 내로 삽입될 수 있다. 그러나, 이러한 구멍은 선택적으로 생략될 수 있다.
하우징(1)은 회전자를 수용하는 것 외에도 회전자가 회전 가능한 고정자(도시하지 않음)를 수용하는 역할을 한다. 하우징에 회전자와 고정자를 배치한 후, 하우징(1)은 "커버(cover)"라고 불리는 추가 베어링 플레이트(도시되지 않음)를 사용하여 개방 축방향 단부에서 폐쇄될 수 있다. 커버는 회전자 샤프트의 제 2 단부를 위한 추가 롤러 베어링을 수용하도록 의도된 추가 베어링 부시를 가질 수 있다.
커버를 체결하기 위해 외측으로 돌출하고 원주에 걸쳐 분포된 여러개의 아일렛(4)이 하우징(1)의 개방 단부에 위치된다.
도 2는 하우징(1)의 외부의 추가 도면이다. 도 2에 도시된 베어링 플레이트(3)의 외부 측면은 평면 또는 편평하게 형성되어 하우징(1)에 필요한 설치 공간을 제한한다.
도 3 및 도 4는 환형 기본 형상을 갖는 보강 요소(8)를 도시한다. 도 3은 축방향 도면이고, 도 4는 보강 요소(8)의 사시도이다.
보강 요소(8)는 반경방향으로 이어지는 스트럿(11)과 환형으로 형성된다. 이는 특히 내부 링(9)과, 스트럿(11)으로 서로 연결되는 내부 링(9)을 둘러싸는 외부 링(10)을 포함한다.
보강 요소(8)는 내부 링(9)이 베어링 부시(5)를 둘러싸는 방식으로 베어링 플레이트(3)에 매립되며, 여기서 내부 링(9)은 베어링 부시(5)로부터 이격되어 있다. 또한, 보강 요소(8)는 보강 요소(8)가 제 1 재료에 의해 거의 완전히 커버되는 방식으로 베어링 플레이트(3)에 매립된다. 그 결과, 보강 요소(8)는 외부에서 실질적으로 보이지 않는다.
스트럿(11)은 적어도 부분적으로 불규칙하거나 또는 비대칭적인 방식으로 배열된다. 그 결과, 인접한 스트럿(11) 사이의 공간은 폭이 상이하다.
이는 그 외부 에지 상의 외부 링(10)과 그 내부 벽 상의 내부 링(9)은 각각의 경우에 도 4의 도시에서 제 1 축 방향에서 좌측으로 연장되는 제 1 에지 영역(12)을 갖는다는 것을 도 4에서 알 수 있다. 제 1 에지 영역(12)은 보강 요소(8)에 의해 정의된 (가상) 평면에 대해 직각을 이루고 있다.
또한, 내부 에지의 외부 링(10), 외부 벽의 내부 링(9) 및 에지의 스트럿(11)은 각각의 경우에 도 4의 도시에서 제 1 축 방향에 대향된 제 2 축 방향에서 우측으로 연장되는 제 2 에지 영역(13)을 구비한다. 제 2 에지 영역(13)은 마찬가지로 보강 요소(8)에 의해 정의된 (가상) 평면에 대해 직각을 이루고 있다.
2개의 에지 영역(12, 13)은 대응하여 반대 방향을 가리킨다. 특히, 보강 요소(8)의 2개의 인접한 스트럿(11), 내부 링(9) 및 외부 링(10)에 의해 경계가 정해지는 리세스는 제 2 에지 영역(13)에 의해 완전히 둘러싸여 있다.
보강 요소(8)는 베어링 부시(5)와 마찬가지로 강철 합금인 제 2 재료로 구성된다. 그러나, 보강 요소(8)는 또한 다른 재료로 구성될 수 있다.
하우징(1)은 다음과 같이 제조된다:
제 1 방법 단계의 경우, 이전에 별도로 제조된 보강 요소(8)를 주조 금형에 배치한다. 이를 위해, 보강 요소(8)는 베이스로부터 정의된 거리에서 주조 금형의 베이스 상에 배열될 수 있다. 거리는 외부 측면 상의 보강 요소(8)를 커버해야 하는 제 1 재료의 층의 두께에 대응한다.
거리를 생성하기 위해, 보강 요소(8)는 베이스 상의 보강 요소를 지지하는 여러개의 핀(도 3 및 도 4에는 도시하지 않음)이 그 하부 측면에 마련될 수 있다.
제 2 방법 단계의 경우, 제 1 재료는, 보강 요소(8)가 액체 제 1 재료에 의해 둘러싸이도록 용융 상태로 주조 금형에 주조된다. 이를 위해 다이캐스팅 방법을 사용할 수 있고, 중력 주조 방법과 같은 다른 주조 방법을 사용할 수 있다.
냉각 후, 하우징(1)은 주조 금형에서 제거될 수 있다.
보강 요소(8)는 펀칭 및/또는 레이저 컷팅에 의해 금속 시트로부터 제조되었다. 펀칭된 부분은 또한 딥드로잉되고, 그 결과 3차원 형태가 생성된다.
매립된 보강 요소(8)의 형태 및 재료의 결과로, 베어링 플레이트(3)는 작은 치수에도 불구하고 높은 수준의 강성을 갖는다. 대응하여 전기 기계의 하우징(1)은 바람직하지 않은 움직임 또는 진동에 대한 특히 작은 기울기를 특징으로 한다.
도 5는 차량(15)을 도시하며, 그 구동 트레인은, 하우징(1)을 구비하고 그리고 차량(15)의 차축을 구동하는 역할을 하는 전기 기계(14)를 포함한다.
1: 하우징
2: 하우징 케이싱
3: 베어링 플레이트
4: 아일렛
5: 베어링 부시
6: 구멍
7: 구멍
8: 보강 요소
9: 내부 링
10: 외부 링
11: 스트럿
12: 제 1 에지 영역
13: 제 2 에지 영역
14: 전기 기계
15: 차량
2: 하우징 케이싱
3: 베어링 플레이트
4: 아일렛
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8: 보강 요소
9: 내부 링
10: 외부 링
11: 스트럿
12: 제 1 에지 영역
13: 제 2 에지 영역
14: 전기 기계
15: 차량
Claims (15)
- 전기 기계용 하우징(1)으로서,
- 중공 원통형 하우징 케이싱(2) 및
- 상기 하우징 케이싱(2)의 하나의 축방향 단부에 배열된, 제 1 재료로 구성된 원형 베어링 플레이트(3)를 포함하며,
제 2 재료로 구성된 보강 요소(8)가 상기 베어링 플레이트(3)에 매립되는
전기 기계용 하우징. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징 케이싱(2)은 상기 베어링 플레이트(3)와 단일 피스로 형성되는
전기 기계용 하우징. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보강 요소(8)는 상기 베어링 플레이트(3)에 매립된 베어링 부시(5)를 둘러싸는
전기 기계용 하우징. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보강 요소(8)는 반경방향으로 이어지는 스트럿(11)을 갖는 환형 방식으로 형성되는
전기 기계용 하우징. - 제 4 항에 있어서,
상기 보강 요소(8)는 내부 링(9)과, 상기 내부 링(9)을 둘러싸는 외부 링(10)을 구비하며, 상기 스트럿(11)은 상기 내부 링(9)을 상기 외부 링(10)에 연결하는
전기 기계용 하우징. - 제 5 항에 있어서,
상기 스트럿(11)은 비대칭으로 및/또는 서로 다른 거리에서 상기 내부 링(9)을 따라 배열되는
전기 기계용 하우징. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보강 요소(8)는 제 1 축 방향으로 돌출하는 제 1 에지 영역(12)을 갖는
전기 기계용 하우징. - 제 7 항에 있어서,
상기 보강 요소(8)는 제 1 축 방향과 반대인 제 2 축 방향으로 돌출하는 제 2 에지 영역(13)을 갖는
전기 기계용 하우징. - 제 5 항 및 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 에지 영역(12)은 상기 외부 링(10)의 외부 에지 및/또는 상기 내부 링(9)의 내부 에지에 배열되는
전기 기계용 하우징. - 제 8 항 및 제 9 항에 있어서,
상기 제 2 에지 영역(13)은 상기 외부 링(10)의 내부 에지, 상기 내부 링(9)의 외부 에지 및/또는 상기 스트럿(11) 중 하나의 에지에 배열되는
전기 기계용 하우징. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 재료는 알루미늄 합금을 갖고 및/또는 상기 제 2 재료는 강철 합금을 갖는
전기 기계용 하우징. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 기계용 하우징을 구비하는
전기 기계(14). - 제 12 항에 기재된 전기 기계(14)로 구동되는
차량(15). - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 기계용 하우징(1)을 제조하는 방법으로서,
- 보강 요소(8)를 주조 금형에 위치시키는 단계,
- 상기 보강 요소(8)가 제 1 재료에 의해 둘러싸이도록 제 1 재료를 주조 금형에 주조하는 단계를 포함하는
전기 기계용 하우징 제조 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 보강 요소(8)는 금속 시트의 펀칭, 레이저 컷팅 및/또는 딥 드로잉에 의해 제조되는
전기 기계용 하우징 제조 방법.
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