KR920000506B1 - 직류 전동기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

직류 전동기 및 그 제조방법

[도면의 간단한 설명]

본 발명은 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예의 상세한 설명에 따라 더욱 쉽게 명확해진다.

제1도는 엔진 시동기에 사용하기 위한 종래의 직류 전동기 전기자의 세로 단면도.

제2도는 본 발명의 실시예의 직류 전동기 전기자의 정류자를 도시한 투시도.

제3도는 제2도에 도시된 정류자 단면도.

제4도는 제1도의 정류자 제조에 사용하기 위한 복합관을 도시한 투시도.

제5도는 제4도 복합관의 세로 단면도.

제6도는 복합관이 냉각 단조 가공된 상태의 제조단계로 복합관의 투시도.

제7도는 제6도에 도시된 냉각 단조 가공된 복합관을 단편적으로 도시한 단면도.

제8도는 제6도에 도시된 냉각 단조 가공된 복합관 내측에 수지 세그먼트 캐리어 부재가 형성되는 단계를 도시한 투시도.

제9도는 제8도의 복합관을 단편적으로 도시한 단면도.

제10도는 제9도의 라인(X-X)를 따라 절취한 복합관의 단면도.

제11도는 정류자의 미끄럼 접촉 표면의 형성 단계를 도시한 투시도.

제12도는 정류자 세그먼트의 절연된 접속부를 형성하는 단계를 도시한 투시도.

제13도는 코일 도체와 정류자 세그먼트 사이의 전기 및 기계적 접촉부 상의 절연 코팅을 제거시키는 단계를 도시한 단면도.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 직류 전동기 및 직류 전동기를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히, 개량된 정류자를 포함하는 엔진 시동기용 직류 전동기에 관한 것이다.

[배경기술]

엔진 시동기에서 사용하기 위한 종래의 직류 전동기는 제1도에서 도시된 것처럼 구조되었고, 제1도에서 보인 종래의 직류 전동기는 회전축(3)의 원주 표면상에 형성된 스플라인(1)에 의해 견고하게 고착된 전기자 철심(2)상의 회전축(3)을 포함한다. 정류자(4)는 회전축(3)의 한 단부상에 설치된다.

상기 정류자(4)는 부싱(8)을 통해 회전축 상에 견고하게 고착되어 전기적으로 절연된 물질로 만들어진 합성 수지부(6)상의 동일 원주 간격에서 설치된 구리로 만들어진 복수개의 정류자 세그먼트(5)를 구비한다. 상기 정류자(4)는 미끄럼 접촉부(4a)의 한 단부에 제공된 큰-구경 접속부(4b)와 미끄럼 접촉 관계를 가져오는 전동기의 브러시(나타내지 않았음)상의 원통형 미끄럼 접촉부(4a)를 구비한다. 각각의 정류자 세그먼트(5)는 미끄럼 접촉부(4a)와 접속부(4b)를 통해 축방향으로 연장된다. 상기 세그먼트(5) 접속부(4b)의 방사형 외부 단부는 전기자 철심(2)상에 감겨진 전기자 코일(7)의 단부에 전기적으로 접속된다.

상기 직류 전동기는 대부분의 전기자 코일은 경량이기 때문에 알루미늄 도체로 만들어지고, 알루미늄 코일 도체와 정류자 세그먼트의 구리 접속부(4b)사이의 기계 및 전기적 접속은 그 두개의 다른 물질의 초음파 용접에 의해 성취되었다.

그러나, 초음파 용접을 통해 알루미늄 도체와 구리 세그먼트 사이의 충분한 기계적 강도를 얻기는 어렵다. 또한, 상기 용접은 부식 저항의 견지에서는 좋지 않다.

상기와 같은 이유로, 알루미늄 도체와 구리 세그먼트 사이에 니켈 또는 주석과 가은 층이 삽입되도록 제안되었지만, 상기 얻어진 기계적 강도는 안정화 되지 않았다.

[발명의 상세한 설명]

따라서, 본 발명은 종래의 시동기 직류 전동기에 대한 상기 논의한 문제점을 해결하도록 만들어졌고, 전기자 철심 상에 감겨진 알루미늄으로 만들어진 전기자 코일이 구리로 만들어진 정류자 세그먼트에 견고하게 기계적으로 결합된 직류 전동기의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 전기자 철심상에서 감겨진 알루미늄 도체로 만들어진 전기자 코일이 구리로 만들어진 정류자 세그먼트에 견고하게 기계적으로 결합될 수 있는 직류 전동기를 제조학 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 엔진 시동기 직류 전동기의 전기자는 회전축, 미끄럼 접촉 표면 및 알루미늄 접속 표면을 각각 포함하는 복수개의 구리 정류자 세그먼트를 가지는 알루미늄 전기자 코일 및 회전축 상에 장착된 정류자를 포함한다. 상기 알루미늄 전기자 코일은 전기 및 기계적 접속부를 형성하기 위해 정류자 세그먼트의 상기 알루미늄 미끄럼 접촉 표면에 전기 및 기계적으로 접속된다.

상기 세그먼트 미끄럼 접촉표면과 전기자 코일 사이의 기계 및 전기적 접속부는 전기적 절연 합성 수지로 코팅된다.

상기 본 발명의 직류 전동기 정류자를 제조하기 위한 방법을 복합관을 형성하기 위해 한 서로 견고하게 부착되도록 알루미늄관에 구리관을 삽입하는 단계와, 그 복합관의 내부 표면내에 축으로 연장되는 다수의 홈을 형성하도록 복합관을 단조하는 단계와, 복합관의 홈이 형성된 내부 표면상에 전기적으로 절연된 세그먼트 캐리어 부재를 형성하는 단계와, 정류자 세그먼트의 구리 미끄럼 접촉 표면과 알루미늄 접속표면이 노출되어 서로 전기적으로 절연된 외부 표면상에 근본적으로 원통형 정류자 어셈블리를 형성하기 위해 알루미늄, 구리관 및 절연 캐리어 부재로부터 물질을 부분적으로 제거하는 단계와, 상기 세그먼트의 알루미늄 접속 표면에 알루미늄 전기자 코일을 전기 및 기계적으로 접속하는 단계를 포함하여, 여기서 견고하고 확실한 전기 및 기계적 접속부가 전기자 코일 및 상기 정류자 사이에 설정된다.

상기 본 발명에 따라, 상기 알루미늄 전기자 코일이 정류자 세그먼트를 견고하게 부착된 알루미늄 미끄럼 접촉표면에 전기 및 기계적으로 접속되기 때문에, 우수한 전기 및 기계적 접속부가 전기자 코일과 정류자 사이에 설정될 수 있다.

[발명을 실행하기 위한 최상 모드]

제2도 및 제3도는 본 발명에 따라 제조된 엔진 시동기용 직류 전동기 전기자(11)의 정류자(10)를 설명하기 위한 도면이다.

상기 본 발명의 전동기 전기자(11)는 정류자(10)의 구조를 제외한 제1도에 도시된 종래의 전기자와 동일하다. 따라서, 정류자(10)의 구조와 그 제조방법에 대해서 주로 설명하고, 그외의 구조는 자세하게 설명하지 않을 것이다.

상기 정류자(10)는 직류 전동기의 회전축(1)상에 견고하게 장착된 실제로 관모양의 부재이다. 본 발명의 상기 전기자(11)는 전동기 고정자(도시되지 않음)내에 제공되어 회전할 수 있도록 한 회전축(1)을 포함하고 있다. 상기 회전축(1)상에는 전기자 코일(14)이 감겨진 전기자 철심(2)이 설치되어 있다. 상기 전기자 코일(14)은 알루미늄 코일 도체로 구성되고, 그 도체 단부(14a)에서 그 정류자(10)에 전기 및 기계적으로 견고하게 접속되어 있다.

본 발명의 전기자(11)의 정류자(10)는 회전용 회전축(1)에 견고하게 고착된 전기적 절연 수지로 만들어진 원통형 세그먼트 캐리어 부재(12)를 포함한다. 그 캐리어 부재(12)와 회전축(1)사이에 한 부싱(bushing)이 삽입될 수 있는데, 그들 사이의 보다 확실한 기계적 접속부를 설정하기 위해 삽입될 수 있다. 상기 캐리어 부재(12)는 전류 정류용 상기 전동기의 브러시(도시되지 않음)와 미끄럼 접촉되는 복수의 정류자 세그먼트(13)의 외부 원주상에 장착된다.

상기 정류자 세그먼트(13)는 구리로 구성되어 축방향으로 연장된 부재로, 캐리어 부재(12)의 절연 수지 물질에 의해 인접한 세그먼트(13)로부터 상기 원주 방향으로 분리된다. 그들 각각의 세그먼트(13)는 주요 몸체부(13a)와, 그 주요 몸체로부터 조금 올려진 접속부(13b)을 포함한다. 상기 주몸체부(13a)는 상기 전동기 접촉부의 브러시(도시되지 않음)와 상기 접속부(13b)가 세그먼트(13)의 한 단부에 있는 미끄럼 접촉표면(11a)을 갖는다. 상기 접속부(13b)는 그 접속부에 기계 및 전기적으로 견고하게 부착된 알루미늄층(13c)에 의해 한정된 알루미늄 접속 표면(11b)을 갖는다. 상기 세그먼트(13)의 구리 접속부(13b)상의 알루미늄 접속층은 구리관을 통해 알루미늄관을 배치시키는 단계와, 이후에 상세히 기술될 냉각 단조 및 기계적인 단계를 포함하는 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 정류자 세그머먼트(13)는 세그먼트 캐리어(12)내에 삽입된다고 볼수 있고, 그들 미끄럼 접촉 표면(11a)은 상기 절연 캐리어 부재(12)의 원주 표면과 같이 동일 원통형 표면으로 볼 수 있기 때문에, 상기 정류자(10)의 원통형 외부 원주 표면은 부드럽고 연속적이다.

제3도에 가장 잘 도시된 것처럼, 알루미늄 전기자 코일(14)의 도체 단부(14a)는 전기자 코일(14)과 정류자(10)사이에 견고한 기계 및 전기적 접속부를 설정하기 위해 초음파 용접에 의해 알루미늄층(13c)의 접속 표면(11b)에 전기 및 기계적으로 접속된다.

본 발명에 따라, 엔진 시동 전동기의 전기자는 제4도 내지 제13도에 예시된 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다.

제4도 및 제5도에 도시된 것처럼, 알루미늄관(21)은 구리관(22)상에 배치되고, 그 두개의 관(21 및 22)은 복합관(23)을 형성하기 위해 폭발성 접착 및 HIP방법으로 두 관이 함께 견고하게 고착된다.

상기 복합관(23)은 냉각 단조 가공하여, 제6 및 제7도에 도시된 것처럼, 복합관(23)의 내부 표면에 다수의 축방향으로 연장된 홈(24)을 형성한다. 그들 각각의 홈(24)은 그 정류자의 제조가 완료되었을때, 정류자 세그먼트를 보유하기 위해 적당한 도브-테일 슬롯(dove-tail slot)을 제공하는 횡단형태의 구성을 갖는다.

제8도 내지 제10도는 전기적으로 절연된 세그먼트 캐리어 부재(12)가 복합관(23)의 내부 표면상에 수지 주조처리에 의해 형성되는 단계를 예시한 도면이다. 그 세그먼트 캐리어 부재(12)는 전기적으로 절연된 수지로 구성되면서, 전기자 회전축이 가압 고정에 의해 견고하게 되는 중앙개구(25)를 갖는다.

따라서, 구성된 어셈블리는 제9도 및 제10도에 도시된 라인(26)을 따라 알루미늄관(21), 구리관(22) 및 절연 캐리어 부재(12)를 부분적으로 제거하기 위해 기계적 처리하여, 제11도에 도시된 것처럼 기계적 처리된 어셈블리가 제공된다. 제11도에 도시된 것처럼, 기계적 처리된 어셈블리는 근본적으로 원통형으로 되어 있으며, 한 단부에서 알루미늄층(21)의 한 링(ring)을 갖는 큰-직경의 부분과 중앙개구(25)를 갖는다. 기계적 처리된 어셈블리의 주요 몸체부의 원통형 표면에 있어서, 다수의 구리 세그먼트(13)는 축방향으로 확장되기 위하여 노출되고, 세그먼트 캐리어 부재(12)의 전기적으로 절연된 표면(27)에 의해 원주상으로 분리된다. 그러나, 그 세그먼트(13)는 알루미늄층(21)를 갖는 큰-직경의 링 부분에서 서로 접속된 상태로 유지된다.

제12도에 있어서, 알루미늄층(21)을 갖는 큰-직경의 부분은 절연 캐리어 부재(12)에 의해 채워진 분리 간격의 위치에 상응하는 원주내의 위치에 축의 홈(28)이 형성되도록 기계적 처리되어, 그 정류자 세그먼트(13)는 그 홈(28)에 의해 완전히 분리된다. 따라서, 구성된 각각의 세그먼트(13)는 실제로 L-형태로 되며, 그 세그먼트(13)의 주요부분(13a)인 축 방향으로 연장되는 “L”형태의 한 부분은 그 위치에서 도브-테일 구조에 의해 기계적으로 지지되고, 세그먼트 캐리어 부재(12)에 의해 인접한 세그먼트(13)로부터 전기적으로 절연된다. 세그먼트(13)의 접속부(13b)인 “L”형태의 다른 부분은 홈(28)에 의해 분리되고, 그 방사적 외부 단부면 상에 분리된 알루미늄층(13c)을 갖는다.

제13도에 예시된 것처럼, 상기 기술된 것 같이 정류자(10)가 제조된 후에, 알루미늄 전기자 코일(14)의 도체단부(14a)는 그 세그먼트(13)의 접속부(13b)의 알루미늄층(13c)의 알루미늄 접속 표면(11b)에 초음파 용접으로 전기 및 기계적으로 접속된다. 이것은 알루미늄 도체 단부(14a)가 세그먼트(13)의 구리 접속부(13b)에 견고하게 부착된 알루미늄층(13c)의 접속 표면(11b)에 용접되기 때문에, 전기자 코일(14)과 정류자(10)사이의 전기 및 기계적 접속부는 견고하고 확실성이 있음을 주지한다.

또한, 제13도에서는 도체 단부(14a)와 정류자 세그먼트 접속부(13b)사이의 접속부가 전기적으로 절연된 수지(15)에 의해 코팅된 것을 예시하고 있다. 그 절연수지(15)의 코팅은 알루미늄 성분이 부식되는 것에 대해 보호하는데 이용된다. 최종적으로, 정류자의 잔류 부분이 제13도의 절단 라인(19)을 따라 기계적 처리로 제거되어, 그 정류자(10)는 소정의 정밀 치수를 가지며, 그 세그먼트(13)사이에 노출된 캐리어 부재(12)의 절연 물질(27)이 제거되는데, 제2도 및 제3도에 도시된 것처럼 축으로 확장된 홈(30)을 형성하기 위해 제거된다.

본 발명에 따라, 알루미늄 도체 단부(14a)는 세그먼트(13)의 구리 접속부(132b)에 견고하게 부착된 알루미늄층(13c)의 접속 표면(11b)에 용접되고, 전기자 코일(14)과 정류자(10)사이의 전기 및 기계적인 접속부는 견고하게 되고, 확실하게 된다. 또한, 코일 도체와 정류자 사이의 접속부 상에 전기적으로 절연된 수지(15)의 코팅은 알루미늄 성분이 부식되는 것에 대해 보호하는데 이용된다.

상기 실시예와 관련되어 기술된 세그먼트 캐리어 부재가 제1도에 도시된 부싱(8)을 갖지 않지만, 제1도에 도시된 부싱(8)과 유사한 부싱이 세그먼트 캐리어 부재(12)의 내부 원주내의 표면에 제공될 수 있다. 또한, 어셈블리되는 정류자가 기계적 처리되는 제9도 및 제10도에 도시된 절단 라인(26)은 곡률반경(RA)을 가지고 캐리어 부재(12)의 방사적으로 외부쪽의 팁(tip) 혹은 홈(24)(제6도 및 제7도)을 통해 통과하지만, 그 곡률 반경(RA)은 접속부의 기계적 처리동안 적당히 선택될 수 있고, 정류자의 미끄럼 접촉표면은 효과적으로 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 엔진 시동기용 직류 전동기로, 회전축과, 상기 회전축 상에 회전을 위해 배치된 알루미늄 전기자 코일과, 상기 회전축 상에 회전을 위해 배치되고 다수의 구리 정류자 세그먼트를 갖는 정류자로, 상기 각각의 정류자 세그먼트는 미끄럼 접촉표면을 갖는 주요 몸체부와 전기 및 기계적으로 접속부와 집적된 알루미늄 접속표면을 갖는 접속부를 포함하고, 상기 접속부가 상기 정류자 세그먼트의 각각의 제1단부에 제공되는 정류자를 포함하고, 상기 알루미늄 전기자 코일은 상기 정류자 세그먼트의 각각의 접속부의 상기 알루미늄 접속표면에 전기 및 기계적으로 접속되어, 그들 사이에 전기 및 기계적인 접속부를 형성하는 엔진 시동기용 직류 전동기.
2. 제1항에 있어서, 상기 정류자 세그먼트의 알루미늄 접속 표면과 상기 전기자 코일 사이의 전기 및 기계적 접속부는 전기적으로 절연된 물질로 코팅되는 엔진 시동기용 직류 전동기.

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