KR102793232B1 - 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기 - Google Patents

유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이종재질의 도체바를 가지는 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기에 관한 것이다.
본 발명은, 복수개의 강판(110)들이 적층되어 형성되며, 상기 복수개의 강판(110)들을 관통하는 슬롯(120)이 복수개 형성되는 회전자코어(100)와; 상기 슬롯(120)에 삽입되어 구비되는 제1도체(210)와, 상기 제1도체(210)보다 낮은 도전율을 갖는 금속으로서 상기 제1도체(210)와 접합되도록 상기 슬롯(120)에 구비되는 제2도체(220)를 포함하는 도체바(200)와; 상기 회전자코어(100)의 양단에 구비되어 상기 도체바(200)의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 단락환(300)과; 상기 제1도체(210)의 양단에 접합되어, 상기 제1도체(210)의 위치를 고정하는 고정링(400)을 포함하는 유도전동기용 회전자를 개시한다.

Description

유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기{Rotor for induction motor and induction motor having the same}
본 발명은, 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이종재질의 도체바를 가지는 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기에 관한 것이다.
일반적으로, 유도전동기는 모터 하우징이나 프레임 등에 고정 설치되는 고정자와 고정자의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자와 회전자의 중심부에 압입 결합되는 회전축을 포함하여 구성되어 있다.
이때, 회전자는 적층되는 복수개의 원형 강판에 의해 형성되며, 회전축이 압입되는 중심으로부터 반경방향으로 일정간격 이격되어 형성되는 복수개의 슬롯들에 삽입되는 복수개의 도체바를 포함한다.
이와 같은 종래의 유도전동기는 고정자에 전류가 교번되게 인가되면 고정자에 흐르는 전류에 의해 유도자기가 발생되고, 이와 같이 생성된 유도자기와의 상호작용에 의해 회전자가 회전하게 되며, 회전자의 회전에 따라 회전축이 회전함으로써 부하를 회전시킬 수 있다.
그러나, 전술한 종래의 유도전동기의 회전자는 도체바가 단일 재질의 도체바만으로 구비되어 초기 기동시 도체바의 바깥쪽으로 유도자기가 많이 형성되어 기동특성 및 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래 이원화된 재질을 갖는 도체바를 구비함으로써, 초기 기동특성 및 효율을 증대시키는 발명이 개시된 바 있으나, 이 경우 단순히 도체바를 이종재질로 구성하는 바, 회전자코어의 양단에 구비되는 단락환의 다이캐스팅이 어려운 문제점이 있다.
또한, 이원화된 재질을 갖는 도체바를 갖는 회전자를 제조하는 제조과정에서 슬롯 내에 제1재질의 도체바를 삽입하고, 남은 슬롯에 제2재질을 고압의 환경에서 다이캐스팅 하는 경우, 그 과정에서 제1재질의 도체바가 정위치에서 이탈하는 문제점이 있다.
특히, 수평형 다이캐스팅 금형에서 다이캐스팅을 수행하는 경우, 회전자의 중심을 기준으로 하측에 위치하는 도체바의 경우, 슬롯 내에서 자중에 의해 하측으로 떨어지거나 정위치에서 이탈하는 문제점이 있다.
또한, 이원화된 재질을 갖는 도체바는 이종재질 사이의 접합력이 떨어지며, 더 나아가 단락환과의 접합력 또한 저하되어 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR 10-0866871 B1
(특허문헌 2) KR 10-2017-0046905 A
(특허문헌 3) KR 10-2015-0007488 A
본 발명의 목적은, 상기와 같은 본 발명의 문제점을 해결하기 위하여, 접합력이 개선되고, 정밀한 제조가 가능한 하이브리드 도체바를 가지는 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 복수개의 강판(110)들이 적층되어 형성되며, 상기 복수개의 강판(110)들을 관통하는 슬롯(120)이 복수개 형성되는 회전자코어(100)와; 상기 슬롯(120)에 삽입되어 구비되는 제1도체(210)와, 상기 제1도체(210)보다 낮은 도전율을 갖는 금속으로서 상기 제1도체(210)와 접합되도록 상기 슬롯(120)에 구비되는 제2도체(220)를 포함하는 도체바(200)와; 상기 회전자코어(100)의 양단에 구비되어 상기 도체바(200)의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 단락환(300)과; 상기 제1도체(210)의 양단에 접합되어, 상기 제1도체(210)의 위치를 고정하는 고정링(400)을 포함하는 유도전동기용 회전자를 개시한다.
상기 제1도체(210)는, 상기 슬롯(120)에 대응되는 막대형상의 구리이며, 상기 제2도체(220)는, 알루미늄으로 형성될 수 있다.
상기 고정링(400)은, 상기 제1도체(210), 상기 제2도체(220) 및 상기 단락환(300) 중 어느 하나의 재질과 동일할 수 있다.
상기 제1도체(210)는, 상기 슬롯(120) 내 상기 강판(110)의 중심측에 형성되며, 상기 제2도체(220)는, 상기 슬롯(120) 내 상기 강판(110)의 가장자리측에 형성될 수 있다.
상기 고정링(400)은, 상기 회전자코어(100)의 양단에 결합되는 링부(410)와, 상기 링부(410)로부터 방사형으로 연장형성되어, 상기 제1도체(210)를 가압하는 도체가압부(420)를 포함할 수 있다.
상기 제1도체(210)는, 상기 제2도체(220)와의 접합면에 복수의 홈(211)이 형성될 수 있다.
상기 슬롯(120)은, 상기 제1도체(210)가 삽입되는 접촉면에 홈 또는 돌기 중 적어도 하나로 형성되는 복수의 접촉증대부(121)를 포함할 수 있다.
상기 고정링(400)은, 외측면에 원주방향을 따라서 홈 또는 돌기 중 적어도 하나로 형성되는 복수의 결합증진부(411, 421)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 코일이 권선되어 자계를 형성하는 고정자(10)와; 상기 고정자(10)와 동심원을 이루도록 상기 고정자(10)의 내측에 설치되며, 상기 고정자(10)를 통해 형성되는 자계에 의해 도체바(200)에 전류가 유기되어 회전하는 회전자(20)와; 상기 회전자(20)의 중심을 관통하여 결합 설치되는 샤프트(30)를 포함하는 유도전동기를 개시한다.
또한 본 발명은, 복수개의 강판(110)들을 적층하여 회전자코어(100)를 형성하는 회전자코어제조단계(S100)와; 제조된 상기 회전자코어(100)의 상기 복수개의 강판(110)들을 관통하여 형성되는 슬롯(120)에 막대 형상의 제1도체(210)를 삽입하는 도체삽입단계(S200)와; 상기 제1도체(210)가 삽입된 상기 회전자코어(100)의 양단에서 상기 제1도체(210)를 고정하는 고정링(400)을 다이캐스팅 금형으로 가압하는 고정링가압단계(S300)와; 상기 다이캐스팅 금형에 용융 금속용액을 주입함으로써 상기 슬롯(120) 내에서 상기 제1도체(210)에 접합되는 제2도체(220)와, 상기 회전자코어(100)의 양단에 접합되는 단락환(300)을 형성하는 다이캐스팅단계(S400)를 포함하는 유도전동기용 회전자 제조방법을 개시한다.
본 발명에 따른 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기는, 이종재질을 도체바에 사용하는 이른 바 하이브리드 도체바를 구비함으로써, 기동특성이 뛰어나고 효율이 개선되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기는, 도체바의 이종재질 중 단락환과 동일한 재질에 단락환을 다이캐스팅 함으로써, 단락환의 접합력이 증대되고 내구성이 뛰어나며, 접합지점에서 전기저항의 차이로 인한 효율저하가 개선되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기는, 하이브리드 도체바의 제조과정 중, 제2재질을 제1재질의 도체바에 고압으로 다이캐스팅하는 과정에서 제1재질의 도체바를 고정함으로써, 하이브리드 도체바가 회전자코어의 슬롯 내에서 정위치에 위치하도록 하는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기는, 하이브리드 도체바의 이종재질 사이의 접합면에 다수의 홈을 형성함으로써, 이종재질 사이의 접합력을 증대시켜 그 내구성과 효율이 뛰어난 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 유도전동기의 대략적인 모습을 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 유도전동기용 회전자 중 회전자코어의 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은, 도 1의 유도전동기용 회전자 중 회전자코어에 제1도체가 삽입된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는, 도 1의 유도전동기용 회전자 중 회전자코어에 고정링이 결합된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는, 도 1의 유도전동기용 회전자 중 회전자코어에 제2도체가 형성된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은, 도 1의 유도전동기용 회전자의 종단면의 모습을 보여주는 단면도이다.
도 7은, 도 1의 유도전동기용 회전자 중 슬롯에 형성되는 슬롯홈의 모습을 보여주는 확대도이다.
도 8은, 도 1의 유도전동기용 회전자 중 고정링에 형성되는 고정링홈의 모습을 보여주는 확대도이다.
도 9는, 도 1의 유도전동기용 회전자의 제조방법을 보여주는 순서도이다.
이하 본 발명에 따른 유도전동기용 회전자, 그 제조방법 및 그를 가지는 유도전동기에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 유도전동기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 코일이 권선되어 자계를 형성하는 고정자(10)와, 고정자(10)와 동심원을 이루도록 고정자(10)의 내측에 설치되며, 고정자(10)를 통해 형성되는 자계에 의해 도체바(200)에 전류가 유기되어 회전하는 회전자(20)와; 회전자(20)의 중심을 관통하여 결합 설치되는 샤프트(30)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 유도전동기는, 회전자(20)를 냉각하고 발생되는 열을 방열하기 위한 냉각팬(미도시)과, 각 구성이 설치되는 내부공간을 형성하는 하우징(미도시)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 고정자(10)는, 코일이 권선되어 자계를 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 고정자(10)는, 고정자슬롯(11)이 내주연을 따라 원주방향으로 형성되는 환형의 고정자철심(12)과, 고정자슬롯(11)을 따라 권선되며 교류의 외부전원 인가 시, 축과 평행한 방향으로 자계를 형성하는 코일(미도시)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 고정자(10)는, 회전자(20)에 구비되는 도체바(200)에 전류가 유기되도록 하기 위하여, 교류의 외부전원 인가를 통해 회전자계를 형성하는 구성일 수 있다.
상기 고정자철심(12)은, 고정자슬롯(11)이 내주연을 따라 원주방향으로 형성되는 환형의 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 고정자철심(12)은, 자성체로서, 내주연에 다수의 고정자슬롯(11)이 방사형으로 형성되는 구성일 수 있다.
또한, 상기 고정자철심(12)은, 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 예로서, 원형의 규소강판을 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성할 수 있다.
상기 고정자슬롯(11)은, 환형의 고정자철심(12)에 코일이 권선되도록 내주연을 따라 원주방향으로 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기 코일은, 고정자슬롯(11)을 따라 권선되며 교류의 외부전원 인가 시, 축과 평행한 방향으로 자계를 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기 코일은, 고정자슬롯(11)에 권선되어 구비될 수 있으며, 권선되는 방법은 분포권, 집중권, 동심권 등 다양한 방법에 따르며, 종래 개시된 어떠한 형태의 코일도 적용 가능하다.
상기 샤프트(30)는, 회전자(20)의 중심을 관통하여 결합 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 샤프트(30)는, 회전자(20)를 형성하는 복수개의 강판(110)들의 중심에 형성되는 개구를 관통하도록 축방향으로 설치될 수 있으며, 이때, 회전자(20)의 회전에 따라 회전하기 위하여 회전자(20)에 결합되어 설치될 수 있다.
상기 샤프트(30)는, 회전자(20)의 회전에 따른 원활한 회전과 절연 및 소음방지를 위하여, 회전자(20)의 양단에 베어링(미도시)을 추가로 구비할 수 있다.
상기 하우징은, 고정자(10) 및 회전자(20)가 내부공간에 설치되도록 내부공간을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 하우징은, 내부공간을 형성하고 외부로부터 내부 구성을 보호하며 내구성을 증진하고, 난연 및 내열성을 강화하기 위하여 금속, 특히 강철소재로 형성될 수 있다.
한편, 다른 예로서, 상기 하우징은, 경량화 및 진동에너지의 흡수를 위하여 섬유재질로 구비되거나, 합성고무 및 플라스틱 등으로 구비될 수 있다.
상기 회전자(20)는, 고정자(10)와 동심원을 이루도록 고정자(10)의 내측에 설치되며, 고정자(10)를 통해 형성되는 자계에 의해 도체바(200)에 전류가 유기되어 회전하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
한편, 종래 유도전동기의 회전자의 경우, 단일재질의 도체바를 적용함으로써 기동특성이 저하되고 그 효율이 떨어지는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 이종재질의 도체바를 가지는 이른바, 하이브리드 도체바를 포함하는 경우 이종재질간의 접합력이 떨어져 내구성이 저하되고, 제조과정에서 도체바의 제조과정이 2단계를 거쳐 제조되는 바, 도체바의 정위치에서의 정밀한 제조가 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 회전자는, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 강판(110)들이 적층되어 형성되며, 상기 복수개의 강판(110)들을 관통하는 슬롯(120)이 복수개 형성되는 회전자코어(100)와; 상기 슬롯(120)에 삽입되어 구비되는 제1도체(210)와, 상기 제1도체(210)보다 낮은 도전율을 갖는 금속으로서 상기 제1도체(210)와 접합되도록 상기 슬롯(120)에 구비되는 제2도체(220)를 포함하는 도체바(200)와; 상기 회전자코어(100)의 양단에 구비되어 상기 도체바(200)의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 단락환(300)과; 상기 제1도체(210)의 양단에 접합되어, 상기 제1도체(210)의 위치를 고정하는 고정링(400)을 포함한다.
상기 회전자코어(100)는, 복수개의 강판(110)들이 적층되어 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 회전자코어(100)는, 적층되는 복수개의 강판(110)들과, 각 강판(110)들을 관통하여 형성되는 슬롯(120)을 포함할 수 있다.
상기 회전자코어(100)는, 규소강판인 복수개의 강판(110)들을 회전축을 따라서 적층함으로써 구성할 수 있으며, 이때, 강판(110)에는 후술하는 도체바(200)가 형성되기 위한 슬롯(120)이 구비될 수 있다.
상기 복수개의 강판(110)들은, 회전축을 따라 적층되어 회전자코어(100)를 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 강판(110)은, 규소강판으로서, 프레스 펀칭을 통해 관통되는 슬롯(120)이 형성될 수 있다.
상기 강판(110)은, 원형으로서, 복수의 슬롯(120)들이 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 복수의 슬롯(120)들이, 중심으로부터 방사형으로 둘레방향을 따라서 동일한 간격 및 크기로 형성될 수 있다.
이로써, 복수의 강판(110)들을 복수의 슬롯(120)들이 겹쳐져 도체바(200)가 형성될 수 있도록 적층함으로써, 회전자코어(100)를 형성할 수 있다.
상기 슬롯(120)은, 강판(110)에 형성되어 도체바(200)가 내부에 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 슬롯(120)은, 강판(110)의 중심으로부터 가장자리에 원주방향을 따라 복수개가 형성될 수 있으며, 각 형상은 원형, 타원형, 사각형, 사다리꼴 등 다양하게 구성될 수 있다.
일예로, 상기 슬롯(120)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 중심측과 가장자리측에 형성되는 만곡부와 중심으로부터 가장자리로 각 만곡부를 직선으로 연결하는 직선부를 포함할 수 있으며, 이때, 중심으로부터 가장자리로 갈수록 평면적이 넓어지도록 형성될 수 있다.
한편, 다른 예로서, 상기 슬롯(120)은, 직사각형 형상으로 형성되거나, 사다리꼴 및 역사다리꼴 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 슬롯(120)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1도체(210)가 삽입되는 접촉면에 홈 또는 돌기 중 적어도 하나로 형성되는 복수의 접촉증대부(121)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 접촉증대부(121)들은, 제1도체(210)가 삽입되는 내측면에 형성될 수 있으며, 어떠한 형태도 적용 가능하다.
예를 들면, 상기 복수의 접촉증대부(121)들은, 'V'자 형태의 홈이 규칙 또는 불규칙적으로 다수 형성되어 있는 구성일 수 있으며, 다른 예로서, 'U'자의 요홈이 다수개 규칙 또는 불규칙적으로 형성되는 구성일 수 있다.
또한, 상기 복수의 접촉증대부(121)들은, 각형, 원형 등 다양한 형태의 돌기가 규칙 또는 불규칙적으로 다수 형성되어 있는 구성일 수 있으며, 전술한 홈과 함께 표면에 형성될 수 있음은 또한 물론이다.
이를 통해, 상기 복수의 접촉증대부(121)들은, 제1도체(210)와 슬롯(120) 사이의 접촉면적을 증대시켜, 결합력이 증가하도록 유도할 수 있다.
상기 도체바(200)는, 고정자(10)의 코일을 통해 형성되는 회전자계에 의해 전류가 유기되며, 후술하는 단락환(300)과 함께 회로를 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 도체바(200)는, 슬롯(120)에 삽입되어 구비되는 제1도체(210)와, 제1도체(210)보다 낮은 도전율을 갖는 금속으로서, 제1도체(210)와 접합되도록 슬롯(120)에 구비되는 제2도체(220)를 포함할 수 있다.
특히, 상기 도체바(200)는, 서로 다른 재질을 접합하여 구성함으로써, 효율이 뛰어나고 기동특성이 향상되도록 할 수 있다.
상기 제1도체(210)는, 슬롯(120)에 삽입되어 구비되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 제1도체(210)는, 슬롯(120)에 삽입되는 막대 형상의 고체금속일 수 있으며, 슬롯(120)의 적어도 일부에 대응되는 형상의 구리일 수 있다.
이때, 상기 제1도체(210)는, 슬롯(120) 내 강판(110)의 중심측에 배치될 수 있으며, 후술하는 제2도체(220)가 제1도체(210)와 접합되어 슬롯(120) 내 강판(110)의 가장자리측에 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1도체(210)는, 슬롯(120) 내 강판(110)의 중심측에 위치하는 만곡부로부터 직선부의 적어도 일부까지 차지하도록 설치될 수 있고, 제2도체(220)는, 슬롯(120) 내 강판(110)의 가장자리측에 위치하는 만곡부로부터 슬롯(120) 내 나머지 공간에 위치하도록 형성될 수 있다.
상기 제2도체(220)는, 제1도체(210)보다 낮은 도전율을 갖는 금속으로서 제1도체(210)와 접합되도록 슬롯(120)에 구비되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 제2도체(220)는, 알루미늄으로서, 용융된 액체상태의 알루미늄을 고압의 다이캐스팅을 통해 슬롯(120) 및 제1도체(210)와의 접합면에 접합하여 형성될 수 있다.
상기 제2도체(220)는, 전술한 바와 같이, 강판(110)의 중심을 기준으로 중심측에 위치하며 도전율이 상대적으로 큰 제1도체(210)와 접합하고 슬롯(120) 내 나머지 공간에 제1도체(210)에 비해 상대적으로 도전율이 낮은 재질로 형성될 수 있다.
즉, 구리인 제1도체(210)에 비해 도전율이 상대적으로 낮은 알루미늄으로 제2도체(220)를 형성할 수 있다.
한편, 상기 제1도체(210)와 제2도체(220) 사이의 접합력을 향상시키기 위하여, 제1도체(210)는, 제2도체(220)와의 접합면에 복수의 홈(211)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 제1도체(210)의 제2도체(220)와의 접합면의 표면에 미세한 복수의 홈(211)을 형성하여 표면적을 증대시킴으로써 이종재질 사이의 결합력이 증대되도록 할 수 있다.
한편, 상기 복수의 홈(211)들은, 제1도체(210)와 제2도체(220)와의 접합면에 형성될 수 있으며, 구체적인 형상은 다양하게 구비될 수 있다.
상기 복수의 홈(211)들은, 제1도체(210)인 구리 막대바의 표면에 형성되는 'U', 'V' 또는 불규칙한 형태의 다양한 홈으로서, 제2도체(220)와의 접합을 위한 표면적을 증대시킬 수 있다.
상기 단락환(300)은, 회전자코어(100)의 양단에 구비되어 도체바(200)의 양단에 각각 결합되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 단락환(300)은, 회전자코어(100)의 양단에 구비되어 도체바(200)와 물리적, 전기적으로 접속됨으로써, 도체바(200)와 도체바(200)에 유기되는 전류가 흐르는 회로를 형성할 수 있다.
이때, 상기 단락환(300)은, 자성체로서, 고압의 다이캐스팅을 통해 도체바(200) 또는 회전자코어(100)의 양단에 구비될 수 있으며, 회전자코어(100)의 되양단에 각각 구비되기 위하여, 한 쌍으로 구성될 수 있다.
상기 단락환(300)은, 제1도체(210) 및 제2도체(220) 중 적어도 하나의 재질과 동일한 재질로 구성될 수 있으며, 구체적으로는 구리 또는 알루미늄으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 단락환(300)은, 알루미늄으로 형성되며, 다이캐스팅 금형을 통해 알루미늄의 제2도체(220)를 형성하는 과정에서 제2도체(220)로부터 연장되어 동시에 형성될 수 있다.
즉, 상기 단락환(300)은, 알루미늄으로서, 제2도체(220)로부터 연장 형성됨으로써, 제2도체(220)와 접합력이 유지될 수 있으며, 고압의 다이캐스팅을 통해 제1도체(210)와의 접합 또한 유지될 수 있다.
한편, 다른 예로서, 상기 단락환(300)은, 구리로서, 제1도체(210)로부터 연장형성되거나, 결합됨으로써, 구비될 수 있으며, 이 경우 후술하는 고정링(400) 및 제2도체(220)와 접합될 수 있다.
상기 고정링(400)은, 제1도체(210)의 양단에 접합되어, 제1도체(210)의 위치를 고정하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 고정링(400)은, 회전자코어(100)의 양단에 결합되는 링부(410)와, 링부(410)로부터 방사형으로 연장형성되어, 제1도체(210)를 가압하는 도체가압부(420)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고정링(400)은, 유도전동기용 회전자의 제조과정에서 도체바(200)가 정위치에서 형성될 수 있도록 도체바(200)를 고정하는 구성일 수 있으며, 특히, 구리 막대형상인 제1도체(210)가 슬롯(120) 내에 삽입되어 설치된 상황에서 제2도체(220)를 다이캐스팅을 통해 결합 및 형성하는 경우, 제1도체(210)가 정위치에 위치하도록 제1도체(210)를 양단에서 가압함으로써 고정할 수 있다.
또한 상기 고정링(400)은, 제1도체(210), 제2도체(220) 및 단락환(300) 중 어느 하나의 재질과 동일할 수 있다.
즉, 상기 고정링(400)은, 제1도체(210)와 동일한 구리재질이거나, 제2도체(220) 및 단락환(300)과 동일한 알루미늄 재질일 수 있다.
이를 통해, 상기 고정링(400)은, 제1도체(210) 또는 제2도체(220) 및 단락환(300)과 결합될 수 있다.
또한, 상기 고정링(400)은, 외측면에 원주방향을 따라서 홈 또는 돌기 중 적어도 하나로 형성되는 복수의 결합증진부(411, 421)를 포함할 수 있다.
상기 링부(410)는, 회전자코어(100)의 양단에 결합되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 링부(410)는, 환형의 고리로서, 원주방향을 따라서 형성되는 복수의 슬롯(120)들의 적어도 일부와 겹쳐지도록 상기 복수의 슬롯(120)들의 하측을 따라서 회전자코어(100)에 결합되도록 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 링부(410)는, 복수의 슬롯(120)들과 겹치지 않도록 복수의 슬롯(120)들의 최하단으로부터 일부 이격되어 회전자코어(100)에 결합되도록 형성될 수 있다.
상기 도체가압부(420)는, 링부(410)로부터 방사형으로 연장형성되어, 제1도체(210)를 가압하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 도체가압부(420)는, 환형의 링부(410)로부터 외측으로 방사형으로 연장형성되며, 이때 복수의 슬롯(120)들에 대응되도록 링부(410)를 따라서 일정간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
이로써, 상기 도체가압부(420)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 슬롯(120)의 내부에 설치되는 제1도체(210)의 적어도 일부를 양단에서 가압함으로써, 제1도체(210)의 위치를 고정할 수 있으며, 제1도체(210)에 고압의 다이캐스팅을 통해 결합되는 제2도체(220)의 형성에도 제1도체(210)의 위치를 고정할 수 있다.
한편, 상기 도체가압부(420)는, 링부(410)와 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 다른 예로서, 단차를 가지고 형성되어, 단락환(300)과 고정링(400) 사이의 결합효과를 증대할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 도체가압부(420)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 링부(410)로부터 단차를 가지고 형성될 수 있으며, 단차에는 단락환(300)의 일부가 접합되어 결합될 수 있다.
상기 도체가압부(420)는, 유도전동기용 회전자의 제조과정 중 제2도체(220)의 형성을 위한 금형에 회전자코어(100)를 삽입할 때, 양단에서 금형부를 통해 링부(410)를 가압함으로써, 간접적으로 제1도체(210)를 가압하여 고정할 수 있다.
한편 다른 예로서, 양단에서 금형부를 통해 도체가압부(420)를 직접 가압함으로써, 제1도체(210)를 가압하여 고정할 수 있음은 또한 물론이다.
상기 복수의 결합증진부(411, 421)는, 외측면에 원주방향을 따라서 홈 또는 돌기 중 적어도 하나로 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기 복수의 결합증진부(411, 421)는, 고정링(400)과 단락환(300) 사이의 결합력을 증대시키기 위하여 형성될 수 있으며, 이로써, 단락환(300)의 다이캐스팅 작업 시, 고정링(400)과의 결합력이 증대될 수 있다.
상기 복수의 결합증진부(411, 421)는, 슬롯(120)에 형성되는 접촉증대부(121)와 같이, 고정링(400)의 원주방향을 따라서 형성되는 구성으로, 어떠한 형태도 적용 가능하다.
예를 들면, 상기 복수의 결합증진부(411, 421)들은, 'V'자 형태의 홈이 규칙 또는 불규칙적으로 다수 형성되어 있는 구성일 수 있으며, 다른 예로서, 'U'자의 요홈이 다수개 규칙 또는 불규칙적으로 형성되는 구성일 수 있다.
또한, 상기 복수의 결합증진부(411, 421)들은, 각형, 원형 등 다양한 형태의 돌기가 규칙 또는 불규칙적으로 다수 형성되어 있는 구성일 수 있으며, 전술한 홈과 함께 표면에 형성될 수 있음은 또한 물론이다.
이를 통해, 상기 복수의 결합증진부(411, 421)들은, 단락환(300)과 고정링(400) 사이의 접촉면적을 증대시켜, 결합력이 증가하도록 유도할 수 있다.
한편, 상기 복수의 결합증진부(411, 421)들은, 링부(410) 및 도체가압부(420)에 모두 형성될 수 있다.
한편, 상기 고정링(400)은, 제1도체(210)와 같이 구리로 제작되거나, 제2도체(220) 및 단락환(300)과 같이 알루미늄으로 제작될 수 있으며, 이 경우 기존의 단락환(300)과 같이 제1도체(210)와 회로를 이루는 구성으로 적용될 수 있음은 또한 물론이다.
한편, 본 발명에 따른 유도전동기용 회전자 제조방법은, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수개의 강판(110)들을 적층하여 회전자코어(100)를 형성하는 회전자코어제조단계(S100)와; 제조된 상기 회전자코어(100)의 상기 복수개의 강판(110)들을 관통하여 형성되는 슬롯(120)에 막대 형상의 제1도체(210)를 삽입하는 도체삽입단계(S200)와; 상기 제1도체(210)가 삽입된 상기 회전자코어(100)의 양단에서 상기 제1도체(210)를 고정하는 고정링(400)을 다이캐스팅 금형으로 가압하는 고정링가압단계(S300)와; 상기 다이캐스팅 금형에 용융 금속용액을 주입함으로써 상기 슬롯(120) 내에서 상기 제1도체(210)에 접합되는 제2도체(220)와, 상기 회전자코어(100)의 양단에 접합되는 단락환(300)을 형성하는 다이캐스팅단계(S400)를 포함한다.
상기 회전자코어제조단계(S100)는, 복수개의 강판(110)들을 적층하여 회전자코어(100)를 형성하는 단계로서, 다양한 방식에 따를 수 있다.
상기 회전자코어제조단계(S100)는, 복수개의 강판(110)들을 프레스 펀칭을 통해 슬롯(120)을 형성하고, 각 슬롯(120)들이 하나의 관통구를 형성하도록 정렬하여 적층할 수 있다.
이때, 상기 회전자코어제조단계(S100)는, 샤프트(30)에 각 복수개의 강판(110)들을 적층함으로써, 회전자코어(100)를 제조할 수 있다.
상기 도체삽입단계(S200)는, 제조된 회전자코어(100)의 복수개의 강판(110)들을 관통하여 형성되는 슬롯(120)에 막대 형상의 제1도체(210)를 삽입하는 단계로서, 다양한 방법이 가능하다.
상기 도체삽입단계(S200)는, 회전자코어(100)를 관통하도록 형성되는 슬롯(120)에 구리막대인 제1도체(210)를 삽입하며, 이때 전술한 바와 같이, 슬롯(120) 중 중심측에 밀착하여 배치할 수 있다.
상기 고정링가압단계(S300)는, 제1도체(210)가 삽입된 회전자코어(100)의 양단에서 제1도체(210)를 고정하는 고정링(400)을 다이캐스팅 금형으로 가압하는 단계로서, 다양한 방법이 가능하다.
상기 고정링가압단계(S300)는, 제1도체(210)가 삽입된 회전자코어(100)를 제2도체(220) 및 단락환(300)을 다이캐스팅을 통해 형성하기 전, 제1도체(210)의 위치를 고정할 수 있다.
이를 위하여, 상기 고정링가압단계(S300)는, 고정링(400)이 구비된 다이캐스팅 금형 내에 제1도체(210)가 슬롯(120) 내에 삽입된 회전자코어(100)를 위치시키고, 금형부를 회전자코어(100)의 양단에서 밀착 및 가압함으로써, 고정링(400)이 회전자코어(100)의 양단에서 밀착 및 가압되도록 할 수 있다.
고정링(400)의 가압을 통해 제1도체(210)가 양단에서 가압됨으로써, 제1도체(210)의 위치가 고정될 수 있으며, 특히, 수평의 금형을 통해 유도전동기용 회전자를 제조하는 경우, 중심보다 하측에 위치하는 슬롯(120)에 배치되는 제1도체(210)가 슬롯(120)의 중심측인 정위치에 고정되도록 하는 효과가 있다.
한편, 상기 제1도체(210)를 고정링(400)의 가압을 통해 고정함으로써, 정위치에서 하이브리드 도체바(200)가 형성되도록 할 수 있다.
상기 다이캐스팅단계(S400)는, 다이캐스팅 금형에 용융 금속용액을 주입함으로써, 슬롯(120) 내에서 제1도체(210)에 접합되는 제2도체(220)와, 회전자코어(100)의 양단에 접합되는 단락환(300)을 형성하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.
상기 다이캐스팅단계(S400)는, 고정링가압단계(S300)를 통해 고정링(400)을 가압하여 제1도체(210)의 위치를 고정한 상태에서, 다이캐스팅 금형에 용융 금속용액을 주입함으로써, 슬롯(120) 내에서 제1도체(210)에 접합되는 제2도체(220)와, 회전자코어(100)의 양단에 접합되는 단락환(300)을 동시에 형성할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10: 고정자 20: 회전자
30: 샤프트 100: 회전자코어
200: 도체바 300: 단락환
400: 고정링

Claims (10)

  1. 복수개의 강판(110)들이 적층되어 형성되며, 상기 복수개의 강판(110)들을 관통하는 슬롯(120)이 복수개 형성되는 회전자코어(100)와;
    상기 슬롯(120)에 삽입되어 구비되는 제1도체(210)와, 상기 제1도체(210)보다 낮은 도전율을 갖는 금속으로서 상기 제1도체(210)와 접합되도록 상기 슬롯(120)에 구비되는 제2도체(220)를 포함하는 도체바(200)와;
    상기 회전자코어(100)의 양단에 구비되어 상기 도체바(200)의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 단락환(300)과;
    상기 제2도체(220)를 다이캐스팅을 통해 형성하는 과정에서 상기 제1도체(210)를 고정하도록, 상기 도체바(200) 중 상기 제1도체(210)의 양단에만 접합되는 고정링(400)을 포함하며,
    상기 고정링(400)은,
    상기 회전자코어(100)의 양단에 결합되는 링부(410)와, 상기 링부(410)로부터 방사형으로 연장형성되어, 상기 제1도체(210)를 가압하는 도체가압부(420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기용 회전자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1도체(210)는, 상기 슬롯(120)에 대응되는 막대형상의 구리이며,
    상기 제2도체(220)는, 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 유도전동기용 회전자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정링(400)은,
    상기 제1도체(210), 상기 제2도체(220) 및 상기 단락환(300) 중 어느 하나의 재질과 동일한 것을 특징으로 하는 유도전동기용 회전자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1도체(210)는, 상기 슬롯(120) 내 상기 강판(110)의 중심측에 형성되며,
    상기 제2도체(220)는, 상기 슬롯(120) 내 상기 강판(110)의 가장자리측에 형성되는 것을 특징으로 하는 유도전동기용 회전자.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1도체(210)는,
    상기 제2도체(220)와의 접합면에 복수의 홈(211)이 형성되는 것을 특징으로 하는 유도전동기용 회전자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬롯(120)은,
    상기 제1도체(210)가 삽입되는 접촉면에 홈 또는 돌기 중 적어도 하나로 형성되는 복수의 접촉증대부(121)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기용 회전자.
  8. 복수개의 강판(110)들이 적층되어 형성되며, 상기 복수개의 강판(110)들을 관통하는 슬롯(120)이 복수개 형성되는 회전자코어(100)와;
    상기 슬롯(120)에 삽입되어 구비되는 제1도체(210)와, 상기 제1도체(210)보다 낮은 도전율을 갖는 금속으로서 상기 제1도체(210)와 접합되도록 상기 슬롯(120)에 구비되는 제2도체(220)를 포함하는 도체바(200)와;
    상기 회전자코어(100)의 양단에 구비되어 상기 도체바(200)의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 단락환(300)과;
    상기 제2도체(220)를 다이캐스팅을 통해 형성하는 과정에서 상기 제1도체(210)를 고정하도록, 상기 도체바(200) 중 상기 제1도체(210)의 양단에만 접합되는 고정링(400)을 포함하며,
    상기 고정링(400)은,
    외측면에 원주방향을 따라서 홈 또는 돌기 중 적어도 하나로 형성되는 복수의 결합증진부(411, 421)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기용 회전자.
  9. 코일이 권선되어 자계를 형성하는 고정자(10)와;
    상기 고정자(10)와 동심원을 이루도록 상기 고정자(10)의 내측에 설치되며, 상기 고정자(10)를 통해 형성되는 자계에 의해 도체바(200)에 전류가 유기되어 회전하는 청구항 1 내지 청구항 4, 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 따른 유도전동기용 회전자(20)와;
    상기 회전자(20)의 중심을 관통하여 결합 설치되는 샤프트(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기.
  10. 삭제
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