KR20120096542A

KR20120096542A - 회전자 디스크 및 조립 방법

Info

Publication number: KR20120096542A
Application number: KR1020127016354A
Authority: KR
Inventors: 요우니 이까헤이모; 예레 꼴레흐마이넨
Original assignee: 에이비비 오와이
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-08-30
Also published as: BR112012012183A8; PL2325980T5; EP2325980B1; US20120293038A1; US8901799B2; WO2011061409A1; CN102668331A; JP5635618B2; BR112012012183B1; CN102668331B; PT2325980E; ES2422754T5; ES2422754T3; BR112012012183A2; KR101381213B1; EP2325980B2; EP2325980A1; JP2013511947A; PL2325980T3

Abstract

전기 모터를 위한 회전자 디스크는, 전기 모터의 샤프트(312)를 수용하기 위한 샤프트 구멍(310), 샤프트 구멍(310) 둘레의 위치설정 구멍(320,322,324,326)들의 세트를 포함하고, 위치설정 구멍들 각각은 위치설정 핀(340,342,344,346)들을 수용한다. 회전자 디스크(300)가 다른 유사한 회전자 디스크(302)에 대하여 회전된 위치로 설정되었을 때, 그리고 샤프트(312) 및 위치설정 핀(340,342,344,346)들이 2 개의 회전자 디스크(300,302)들의 개별적인 구멍들로 침투되었을 때, 디스크(300,302)들이 가압력을 샤프트(312)에 일으키도록, 샤프트 구멍(310) 및 위치설정 구멍(320,322,324,326)들의 세트는 회전자 디스크(300)에 위치된다.

Description

회전자 디스크 및 조립 방법{ROTOR DISK AND ASSEMBLY METHOD}

본 발명은 전기 모터에 관한 것으로서, 상세하게는 모터의 회전자 디스크의 구조 및 모터 샤프트를 전기 모터의 회전자에 조립하는 것에 관한 것이다.

통상적으로 모터 샤프트는 가열 피팅(heat fitting)을 적용하여 전기 모터의 회전자에 부착되었다. 회전자는 복수 개의 회전자 디스크들을 포함하는데, 회전자 디스크는 샤프트보다 약간 작은 직경을 가지는 샤프트 구멍을 가진다. 가열되었을 때, 회전자 디스크들의 샤프트 구멍들은 확장되어 디스크들이 샤프트 둘레에 위치되는 것을 허용한다. 디스크들이 샤프트와 같은 온도로 냉각되었을 때, 디스크들이 수축되면서 단단한 부착이 달성된다.

도 1 은 회전자 디스크(100)와 모터 샤프트(112) 사이의 피팅(fitting)을 도시한다. 모터 샤프트(112)는 회전자 디스크의 샤프트 구멍(110) 내로 단단하게 배치된다는 것을 알 수 있다. 도 1 의 조립체는 위치설정 구멍(positioning hole)(120)을 도시하며, 위치설정 구멍에 위치설정 핀(140)이 배치되었다.

가열 피팅은 회전자 재료가 고온 가열을 감내하고, 또한 열팽창에 기인하는 결과적인 높은 기계적 응력을 감내하는 상황에 적용 가능하다. 그러나, 가열 피팅의 과정은 몇 가지 단계들을 구비하고, 가외의 장력(extra tension)이 회전자 안에 잔류한다. 가열 피팅을 이용하는 것은 종종 불가능하고, 샤프트와 회전자 디스크들 사이에 마찰력을 제공하는 다른 방법들이 고려되어야 한다.

그러한 다른 방법들은 프레싱(pressing)에 의한 냉간 피팅을 포함하나, 피팅이 쉽게 느슨해지고 회전자 디스크들이 가압되는 동안 구부러질 수 있으므로 불리하다. 다른 방법으로서, 디스크들은 디스크들에 있는 쐐기 홈(groove)들에 피팅된 쐐기부(wedges)를 이용하여 장착되는데, 이는 작업 단계들을 과정에 추가시킨다. 샤프트에 대한 디스크들의 접착도 이용되었지만, 그러한 피팅의 장시간 내구성은 의문스럽다.

따라서 본 발명의 목적은 상기의 단점들을 경감시키기 위한 방법을 구현하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 독립 청구항에 기재된 것에 의하여 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 개시되어 있다.

본 발명에 의하여, 모터 샤프트는 전기 모터의 회전자에 단단하게 장착될 수 있다.

다음에 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예들에 의해 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 샤프트 및 회전자 디스크의 이미 공지된 전통적인 조립체이다.
도 2 는 본 발명에 따른 모터 샤프트 및 회전자 디스크의 조립체에 대한 일 실시예를 나타낸다.
도 3 은 회전자 디스크의 적층체 및 모터 샤프트의 조립체에 대한 일 실시예를 나타낸다.
도 4 는 회전자 디스크의 다른 실시예를 도시한다.
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명에 따른 회전자 디스크들의 실시예들을 도시한다.
도 6a 는 샤프트를 디스크들에 장착하기 전에 모터 샤프트를 디스크들의 적층체에 조립하는 것을 나타낸다.
도 6b 는 샤프트가 디스크들에 장착되었을 때 모터 샤프트를 디스크들의 적층체에 조립하는 것을 나타낸다.
도 7 은 방법의 일 실시예를 도시한다.
도 8 은 방법의 다른 실시예를 도시한다.

다음에 설명된 실시예들은 예를 들어 자기 저항 또는 영구 자석 전기 모터들에 적용될 수 있다. 실시예들에서, 전기 모터의 회전자는 복수 개의 회전자 디스크로 형성된다. 각각의 회전자 디스크는 모터의 샤프트를 수용하기 위한 구멍을 구비한다. 샤프트는 실린더형이고, 즉, 샤프트의 단면이 원이다. 샤프트 구멍들에 추가하여, 각각의 회전자 디스크에는 개별의 위치설정 핀을 수용하기 위한 적어도 2 개의 위치설정 구멍들이 제공된다. 위치설정 핀들의 역할은 회전자 디스크가 서로에 대하여 동일한 각도 위치에 정렬되고 유지되게 하는 것이며, 모터의 회전자를 형성하도록 적층되었을 때 회전자 디스크들의 적층체를 위한 기계적 강도를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 실시예들에서, 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들의 위치들에서 적어도 일부의 비대칭이 있다. 그러한 비대칭을 제공하는 3 가지 기본적인 방법이 있다. 제 1 방법에서, 샤프트 구멍이 디스크의 중심 위치로부터 변위되고(displaced) 위치설정 구멍들이 디스크에 대칭적으로 위치된다. 제 2 방법에서, 샤프트 구멍은 디스크 중심에 있지만 위치설정 구멍들은 디스크에 비대칭적으로 위치된다. 즉, 위치설정 구멍들중 적어도 하나는 다른 위치설정 구멍들에 의해 정의된 대칭으로부터 벗어난다. 제 3 방법에서, 샤프트 구멍과 위치설정 구멍들 사이에 비대칭이 있도록 샤프트 구멍은 중심에서 벗어나고 또한 위치설정 구멍들이 비대칭적으로 배치된다.

샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들의 상호 위치설정을 설명하는 다른 방법 및 대안의 실시예들이 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 위치설정 구멍은 다른 위치설정 구멍들과는 디스크 중심으로부터 상이한 거리에 있다.

다른 실시예에서, 위치설정 구멍들은 샤프트 구멍 둘레에 평면 기하 형상(plane-geometrical shape)을 형성하는 것으로 설명될 수 있다. 평면 기하 형상은 선 또는 다각형일 수 있다. 이러한 방식으로 설명되어, 평면 기하 형상의 무게 중심은 샤프트 구멍의 중심과 상이하다.

회전자 디스크들이 적층되고 디스크들의 가장자리가 서로 정렬될 때, 그리고 디스크들중 적어도 일부가 다른 디스크들에 대하여 회전될 때, 구멍들의 위치에서 비대칭은 샤프트 구멍들 및/또는 위치설정 구멍들중 적어도 일부가 서로에 대하여 정렬되지 않게 한다. 즉, 디스크들의 가장자리가 서로 정렬되고 디스크들의 적층체를 적층체의 단부로부터 관찰할 때, 샤프트 구멍들 및/또는 위치설정 구멍들은 서로에 대하여 회전되었던 그러한 디스크들에서 서로 정렬되지 않는다. 여기에서 회전이 의미하는 것은 회전 각도가 0 도, 360 도, 720 도 등과 같은 완전한 회전의 배수가 아닌 다른 것이다. 그러나 회전 각도는 가능한 한 디스크들의 많은 구멍들을 정렬시킬 것을 목표로 하도록 이루어진다.

예를 들어, 4 개의 위치설정 구멍들을 가지는 2 개의 유사한 디스크들을 고려할 수 있다. 0 도에서, 2 개의 디스크들의 모든 구멍들이 서로 완전하게 정렬된다. 다른 교차 회전 각도인 90, 180 및 270 도에서, 구멍들 중 적어도 일부는 다른 디스크의 개별적인 구멍들과 오직 부분적으로 겹쳐진다. 이러한 견지에서, 디스크를 회전된 위치로 회전시키는 것은 하나의 디스크를 다른 디스크에 대하여 90 도, 180 도 또는 270 도로 회전시키는 것을 의미한다.

만약, 예를 들어, 2 개의 디스크들이 적층되는 것을 고려하면, 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들이 서로 정렬되는 오직 하나의 회전 위치가 있다. 디스크들 중 하나가 그러한 단일 회전 위치로부터 임의 각도로 회전할 때, 2 개의 디스크들에 있는 샤프트 구멍들 및 위치설정 구멍들 중 적어도 하나는 서로 비교하면 정렬되지 않은 상태에 있다. 디스크들 중 하나가 180 도로 회전하면, 샤프트 구멍 또는 위치설정 구멍들의 세트가 정렬되나 이는 다른 하나를 정렬되지 않게 하며, 즉, 다른 디스크에서 개별의 구멍(들)이 오직 부분적으로만 겹쳐지게 한다.

도 2 는 디스크에 있는 샤프트 구멍(210)이 약간 중심에서 벗어난 실시예를 도시한다. 이러한 디스크 중심으로부터의 샤프트 구멍의 변위는 예를 들어 0.1 내지 0.5 mm 일 수 있다. 샤프트 구멍의 변위는 도 2 에 도시된 바와 같이 수직(y 방향)일 수 있으며, 샤프트 구멍은 화살표로 표시된 바와 같이 디스크 중심의 약간 위에 있다.

샤프트(212)의 직경은 구멍(210)의 직경보다 약간 작다는 것을 알 수 있다. 샤프트가 구멍 안에 장착되었을 때, 샤프트는 구멍 원주의 일부에만 접촉되고 샤프트와 구멍의 상부 내측 가장자리 사이에는 일부 자유 공간이 유지된다.

도 2 의 회전자 디스크에서, 2 개의 위치설정 구멍(220,222)들이 제공된다. 위치설정 구멍(220,222)들은 디스크 안에 대칭적으로 위치되며, 즉, 위치설정 구멍들은 디스크의 중심으로부터 같은 거리에 있고 디스크의 중심과 같은 직선상에 있다. "360 도를 위치설정 구멍들의 수에 의해 나눈 각"인 각도로 디스크가 그것의 중심 지점 주위로 회전되는 방식으로 대칭성을 시험해 볼 수 있다. 만약 회전 이후의 위치설정 구멍들이 회전 이전의 구멍들의 위치와 맞는다면, 위치설정 구멍들이 디스크에 대칭적으로 위치하는 것이다. 도 2 의 실시예에서, 만약 디스크가 디스크의 중심 지점 주위로 180 도 (2개당 360도)로 회전되면, 구멍(222)은 회전 이전의 구멍(220)의 위치로 정확하게 움직이고, 또한 그 역도 마찬가지이다.

위치설정 구멍들이 대칭적으로 위치되고, 샤프트 구멍은 디스크에 편심되게 위치되므로, 샤프트 구멍에 대한 위치설정 구멍들의 상호 위치설정은 비대칭적이다. 즉, 2 개의 위치설정 구멍(220,222)들을 가지는 도 2 의 예에서, 위치설정 구멍 및 샤프트 구멍의 중심들을 통해 직선이 그려질 수 없다.

"360 도를 위치설정 구멍들의 수에 의해 나눈 각"인 각도로 디스크가 샤프트 구멍(212)의 중심점 둘레에서 회전하는 방식으로 비대칭을 시험해볼 수 있다. 샤프트 구멍(212)과 위치설정 구멍(220,222) 사이에 비대칭이 있다면, 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍(220,222)들 중 적어도 하나는 제 위치에서 끝나는데, 그것은 회전 이전의 위치들과는 부분적으로 다르다. 도 2 에 도시된 예에서, 만약 디스크가 디스크의 중심 둘레로 180 도로 회전한다면, 샤프트 구멍은 회전 이전과는 부분적으로 상이한 위치에서 끝난다. 디스크들 중 일부가 회전되는 다수의 적층된 회전자 디스크들의 경우에, 부분적으로 겹쳐지는 샤프트 구멍들을 통하여 샤프트를 삽입할 수 있도록 부분적인 겹침이 이루어진다.

도 2 에서, 샤프트(212)가 샤프트 구멍(210)에 장착되고 위치설정 핀(240,242)들이 개별적인 위치설정 구멍(220,222)들에 장착될 때, 위치설정 구멍(210)의 가장자리는 아래로부터 샤프트에 힘을 가하고, 구멍(220,222)들은 위로부터 개별적인 위치설정 핀에 힘을 가한다. 이러한 방식으로, 샤프트 구멍(210)에 대한 샤프트(212)의 단단한 조립이 얻어진다.

도 3 은 회전자 디스크(300,302)의 적층체에 대한 모터 샤프트(312)의 조립이 샤프트(312)의 단부로부터 도시된 실시예를 나타낸다. 실제로, 회전자는 수십개 내지 수백개의 회전자 디스크들을 포함할 수 있다. 회전자를 형성하는 회전자 디스크들이 바람직스럽게는 동일하거나, 또는 적어도 대부분의 디스크들이 동일하다. 회전자 디스크들의 적층체 사이에, 예를 들어 디스크들의 적층체에 기계적인 강도를 제공하는 상이한 디스크들이 종종 있을 수 있다.

도 3 의 실시예에서, 각각의 회전자 디스크는 4 개의 위치설정 구멍(320,322,324,326)을 포함한다. 위치설정 구멍(320,322)들은 원형인데 반해, 위치설정 구멍(324,326)들은 타원형이며, 예를 들어 정사각형일 수도 있다. 도 3 에 도시된 실시예에서, 샤프트 구멍(310)은 디스크에 대하여 편심되게 위치된다. 위치설정 구멍들은 디스크에 대칭적으로 위치된다. 따라서, 위치설정 구멍들은 편심되게 위치된 샤프트 구멍에 대하여 비대칭적으로 위치된다.

도 3 의 실시예에서, 회전자 디스크(302)는 샤프트(312)를 디스크(300,302)에 장착시키기 전에 회전자 디스크(300)에 대하여 180 도로 회전되었다. 따라서, 디스크들이 적층체로 집적되었을 때, 상호 회전된 회전자 디스크들에 있는 편심 샤프트 구멍들은 서로로부터 변위된다. 샤프트(312)가 디스크들의 샤프트 구멍들에 장착되었을 때, 이웃하는 디스크들에서 샤프트 구멍들의 변위(displacement)는 2 중으로 되며, 이는 디스크들의 적층체의 단부로부터 보았을 때, 디스크(300, 302)들이 서로 정렬되지 않는 것을 알 수 있다.

도 4 는 회전자 디스크(400)의 다른 실시예를 도시하는데, 이는 예를 들어 자기 저항 모터에서 이용되기에 적절하다.

도 3 과 유사하게, 샤프트 구멍(410)은 y 방향에서 약간 위로 변위된다. 위치설정 구멍들은 디스크에 대칭적으로 배치된다. x 축에 있는 위치설정 구멍들은 원형인 반면에, y 축에 있는 위치설정 구멍들은 타원형이다.

도 3 과 관련하여 설명된 바와 같이, 샤프트가 샤프트 구멍에 장착되고 위치설정 핀들이 위치설정 구멍들에 장착되었을 때, 샤프트/위치설정 핀과 개별의 구멍 사이에 장력/압축(tension/pressing)이 형성된다. 도 3 에서, 그러한 장력은 구멍들의 치수 선정에 의해 가능하게 만들어지며, 구멍들은 회전자 디스크에 대한 샤프트 및 위치설정 핀들의 동시 장착을 허용할 정도로 충분히 큰 직경을 가진다.

대안으로서, 회전자 디스크는 일부 유연성 요소(flexible element)를 가질 수 있으며, 유연성 요소는 샤프트 및 위치설정 핀들의 장착이 가능하도록 굽혀지게 구성된다. 그러한 유연성 요소의 예로서, 도 4 는 샤프트 구멍(410)과 x 축 상의 위치설정 구멍 사이에 있는 목 부분(neck, 460)을 도시한다. 위치설정 핀들이 위치설정 구멍들 안으로 배치되고 샤프트가 샤프트 구멍에 장착되었을 때, 샤프트의 장착의 힘은 디스크가 y 방향에서 위로 움직이도록 강제한다. 이러한 움직임은 유연성 요소(460)에 의해 가능하게 만들어지는데, 이것은 점선으로 도시된 바와 같이 굽혀지고 신장될 수 있다.

도 5a 내지 도 5d 는 샤프트 구멍과 위치설정 구멍 사이에서 일부 가능한 배열구조(constellation)을 도시한다. 이들 모든 실시예들에서, 샤프트 구멍(500A 내지 500D)들은 디스크의 중앙에 위치한다. 이러한 실시예들 및 다른 실시예들에 대하여 공통적인 것은, 회전자 디스크가 다른 유사한 회전자 디스크에 대하여 회전된 위치(rotated position)로 설정되고, 샤프트 및 위치설정 핀들이 2 개의 회전자 디스크들의 개별 구멍들에 끼워졌을 때, 디스크들이 샤프트에 대한 가압력을 야기하도록, 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들의 세트가 회전자 디스크에 위치하는 것이다.

단일 디스크에 관하여, 디스크가 회전에서 다소 불균형되도록 구멍들이 위치한다. 도 5a 에서, 위치설정 구멍(520A 내지 524A)들은 샤프트 구멍(500A)에 대하여 대칭적으로 위치한다. 즉, 만약 디스크가 샤프트 구멍(500A)의 둘레에서 시계 반대 방향으로 90 도 회전된다면, 위치설정 구멍(520A)은 위치설정 구멍(522A)의 (회전 이전의) 먼저 있던 위치로 놓이고, 위치설정 구멍(522A)은 구멍(524A)의 먼저 있던 위치로 놓인다. 도 5a 는 또한 제 4 위치설정 구멍(526A)을 도시한다. 상기 도면에서, 위치설정 구멍(526A)은 대칭 위치에 도시되지만 화살표들은 구멍이 실제에 있어서 그 대칭 위치로부터 벗어나서 위치하는 것을 나타낸다. 구멍(524A)이 대칭 위치로부터 이탈되게 움직일 때, 샤프트 구멍(500A)과 위치설정 구멍(522A 내지 526A)들의 세트 사이에서의 위치설정은 비대칭이 된다. 이러한 경우에 다각형인, 평면-기하 형상이 위치설정 구멍들을 통하여 그려지면, 다각형의 무게 중심은 샤프트 구멍의 중심으로부터 이탈되게 위치된다.

위치설정 구멍(526A)의 대칭 위치로부터의 변위가 작다는 것이 주목되어야 한다. 상기 언급된 예에서, 만약 디스크가 90 도로 시계 반대 방향으로 회전하면, 구멍(524A)은 회전하기 전에 구멍(526A)의 위치와 부분적으로 겹치는 위치로 끝나게 된다. 부분적인 겹침이 바람직스럽게는 구멍들의 면적의 50 % 이상이다.

도 5b 는 디스크가 홀수의 위치설정 구멍, 즉, 3 개의 위치설정 구멍들을 구비하는 실시예를 도시한다. 3 개의 구멍들의 경우에, 대칭은 거리 및 각도에 의해 형성된다. 위치설정 구멍들의 대칭의 구조에서, 각각의 위치설정 구멍은 샤프트 구멍으로부터 동일한 거리이고, 위치설정 구멍들과 샤프트 구멍의 중심을 통한 직선들 사이의 각도는 120 도이다. 비대칭 구조에서, 위치설정 구멍들중 적어도 하나는 다른 구멍들과 비교할 때 상이한 거리에 있고/있거나 2 개의 이웃한 구멍들로의 2 개의 선들 사이의 적어도 하나의 각도는 120 도로부터 벗어난다.

도 5b 에 있어서, 위치설정 구멍(526B)은 다른 2 개의 위치설정 구멍들 및 샤프트 구멍(500B)에 의해 형성된 대칭 위치로부터 이탈되게 위치된다. 도 5b 를 보는 다른 방법은, 3 개의 위치설정 구멍들 및 샤프트 구멍(500B)의 전체적인 위치설정이 적어도 부분적으로 비대칭적이 되도록, 위치설정 구멍(526B)이 대칭 위치로 위치되고 2 개의 다른 위치설정 구멍들이 비대칭 위치들로 위치되는 것이다.

도 5c 는 12 개의 위치설정 구멍들을 가지는 실시예를 도시한다. 오직 구멍(526C)만이 샤프트 구멍(500C) 및 11 개의 다른 구멍들에 의해 형성된 대칭 위치로부터 이탈되게 위치된다. 이러한 예 및 2 개의 유사한 회전자 디스크들을 고려하면, 모든 구멍들이 서로 완전하게 정렬된 디스크들의 오직 하나의 회전 각도가 있다. 2 개의 디스크들이 일부 다른 회전된 위치로 놓일 때, 디스크들의 상호간의 구멍들중 적어도 일부는 오직 부분적으로 서로 겹친다. "회전된 위치(rotated position)"에 의해, 360/n 인 임의의 회전 각도를 의미하는데, 여기에서 n 은 1 보다 큰 정수이지만 구멍들의 수보다는 작다.

도 5d 는 526D 를 제외한 다른 위치설정 구멍들이 샤프트 구멍에 대하여 대칭적으로 위치된 상황을 도시한다. 대칭 위치로부터 위치설정 구멍(526D)을 변위시키면 샤프트 구멍과 8 개의 위치설정 구멍들 사이의 전체적인 배열구조가 비대칭이 된다.

도 5a 내지 도 5d 각각에서, 다각형이 형성되도록 위치설정 구멍들이 이웃하는 위치설정 구멍들과 조합될 수 있다. 다각형의 무게 중심이 결정될 수 있다. 도 5a 에서 구멍(526A)과 같은 위치설정 구멍들 중 하나가 대칭 위치로부터 변위될 때, 다각형의 무게 중심은 샤프트 구멍(500A)의 중심으로부터 벗어난다.

도 6a 및 도 6b 는 모터 샤프트 및 회전자를 서로에 장착시키는 방법을 도시한다. 도 6a 는 샤프트를 회전자에 장착하기 전의 상황을 나타내며 도 6b는 장착한 후의 상황을 도시한다.

도 6a 에서, 몇 개의 유사한 회전자 디스크(600A 내지 600H)들이 적층되어 있다. 회전자 디스크(600A 내지 600H)에서, 샤프트 구멍(610A 내지 610H)들이 편심되게 위치된다. 그러나, 위치설정 핀(640,642)들을 위한 위치설정 구멍들은 디스크들에 대하여 대칭적으로 위치된다. 샤프트 구멍의 편심 및 디스크에 대한 위치설정 구멍들의 대칭적인 위치설정에 기인하여, 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들의 상호 위치는 비대칭적이다. 디스크를 적층시킬 때, 디스크들 중 적어도 일부는 서로에 대하여 회전된다. 회전에 기인하여, 도 6a 의 예에서, 샤프트 구멍(610A 내지 610H)들은 부분적으로 서로 정렬되지 않는다. 도 6a 에서, 홀수의 (제 1, 제 3, 제 5, 제 7) 디스크들은 짝수의 (제 2, 제 4, 제 6, 제 8) 디스크들에 대하여 180 도로 회전된다. 예를 들어, 디스크(600A 및 600H)들은 서로에 대하여 180 도로 회전됨으로써, 샤프트 구멍(610A,610H)들은 서로 정렬되지 않는다.

도 6a 에서, 샤프트(612)를 샤프트 구멍(610A 내지 610H)으로 진입시키기 전의 상황이 도시되며, 위치설정 핀(640,642)들은 디스크들의 위치설정 구멍들 안으로 놓여진다. 위치설정 구멍들은 디스크에서 대칭적으로 위치되고, 따라서, 디스크들의 외측 가장자리들이 서로 정렬될 때, 상이한 디스크들에 있는 위치설정 구멍들은 서로 정렬되며, 그 어떤 힘이 없어도 위치설정 구멍들을 통해 위치설정 핀들을 실질적으로 삽입시킬 수 있다. 각각의 디스크는 위치설정 핀들을 위한 적어도 2 개의 위치설정 구멍들을 포함할 수 있다. 만약 위치설정 구멍들이 짝수로 있다면, 위치설정 구멍들의 쌍이 형성되고, 구멍들은 디스크 중심의 상이한 측에서 실질적으로 서로 대향된다.

위치설정 핀들이 위치설정 구멍들 안으로 위치되었다면, 샤프트 구멍들 안으로 샤프트를 삽입하는 것이 시작될 수 있다. 샤프트(612)의 헤드(660)는 홀수 디스크들을 하방향으로 짝수 디스크들을 상방향으로 밀어서 미끄러지도록 형성될 수 있다.

도 6b 는 샤프트(612)가 디스크(600A 내지 600H)의 샤프트 구멍들로 가압된 상황을 도시한다. 디스크들의 변위는 홀수 디스크들이 약간 하방향으로 움직이고 짝수 디스크들이 약간 상방향으로 움직인 것으로 도시되어 있다. 결국, 회전자 디스크(600A 내지 600H)의 외측 가장자리들은 서로 정렬되지 않는다. 위치설정 핀(640,642)의 도움으로, 각각의 디스크에 있는 샤프트 구멍은 샤프트에 힘을 가하여 단단하게 조여지게 함으로써 회전자에 대한 샤프트의 회전이 방지된다.

도 7 은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도시한다. 상기 방법은 전기 모터의 회전자에 모터를 장착시키는 것에 관한 것이다.

도 7 의 실시예에서 사용된 회전자 디스크들은 원형 단면을 가지는 모터 샤프트에 대하여 편심되게 위치된 샤프트 구멍이 디스크들에 포함된 것이다. 디스크들은 위치설정 핀들에 대하여 2 개 또는 그 이상의 위치설정 구멍들을 구비하는데, 이들은 도 7 의 실시예에서 디스크에 대하여 대칭적으로 위치된다. 샤프트 구멍이 편심되게 위치되고 위치설정 구멍들이 디스크에 대하여 대칭적으로 위치되기 때문에, 이들은 상호 비대칭적으로 위치된다. 비대칭성은 "360 도를 위치설정 구멍들의 수에 의해 나눈 각"이 되는 각도에서 샤프트 구멍의 중심점 둘레에 디스크를 회전시킴으로써 시험될 수 있으며, 샤프트 구멍 둘레의 위치설정 구멍들의 배열구조는 회전 이전의 배열구조와 상이하다. 즉, 2 개의 유사한 디스크들이 서로에 대하여 회전된 위치로 놓여질 때, 구멍들 중 적어도 일부는 다른 디스크의 개별적인 구멍들과 오직 부분적으로만 겹쳐진다.

단계 702에서, 위치설정 구멍들이 서로 정렬되어 있을 때 회전자 디스크들에 있는 샤프트 구멍들이 정렬되지 않은 상태에 있도록 회전자를 형성하는 회전자 디스크들중 적어도 일부는 다른 회전자 디스크들에 대하여 회전된다. 2 개의 위치설정 구멍들의 경우에, 디스크들의 상호 회전은 180 도 이다. 4 개의 위치설정 구멍들의 경우에, 회전 각도는 90 도 또는 180 도 등등일 수 있다. 모든 다른 디스크마다 회전되도록 디스크들의 상호 회전이 이루어질 수 있다. 대안으로서, 디스크들의 하위 적층체(sub-stack)가 이웃하는 하위 적층체에 비교되어 회전될 수 있다. 예를 들어, 50 개의 디스크들의 적층체에서, 5 개의 디스크들의 하위 적층체는 동일한 회전을 가질 수 있고, 다음 5 개 디스크들의 하위 적층체는 다른 회전을 가지고, 계속해서 그런 방식이 될 수 있다. 단계(702)의 결과는, 적어도 일부의 디스크들에서, 디스크들이 서로 다르게 정렬되었을 때 디스크들의 적층체에 있는 샤프트 구멍들이 이웃하는 디스크들에 있는 샤프트 구멍들과 정렬되지 않는 것이다.

단계 704에서, 위치설정 핀들은 위치설정 구멍들로 삽입/돌출된다. 이러한 실시예에서, 이웃하는 디스크들의 위치설정 구멍들이 겹쳐지도록 위치설정 구멍들은 디스크들에 대하여 대칭적으로 위치되고 디스크들은 서로 정렬되므로, 위치설정 구멍들은 서로 정렬된다.

단계 706에서, 모터 샤프트는 디스크들의 샤프트 구멍들에 대하여 가압된다. 디스크들에 있는 샤프트 구멍들은 서로 정렬 상태에 있지 않으므로, 현저한 힘이 이러한 단계에서 필요할 수 있다. 모터 샤프트는 예를 들어 유압 프레스를 이용함으로써 디스크들의 샤프트 구멍들을 통하여 가압될 수 있다. 모터 샤프트의 단부는 디스크들에 대한 샤프트의 삽입을 용이하게 하는 베벨링(bevelling)을 가질 수 있다. 단계 706의 끝에서, 디스크들이 어떻게 단계 702에서 서로에 대하여 회전되었는가에 따라, 회전자 디스크들의 샤프트 구멍들이 서로 정렬되지만, 회전자 디스크들의 외측 가장자리들은 서로 정렬되지 않는다.

도 8 은 방법의 다른 실시예를 도시한다. 단계 800에서, 실린더형 샤프트에대하여 중앙에 배치된 샤프트 구멍을 가지는 회전자 디스크들 및, 위치설정 핀들에 대하여 비대칭적으로 위치된 위치설정 구멍들이 제조된다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 5d 의 예에서 도시된 바와 같이, 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들의 상호 위치설정의 비대칭성은 이와 관련하여 다른 위치설정 구멍들 및 샤프트 구멍과 비교했을 때, 위치설정 구멍들 중 적어도 하나가 비대칭의 위치에 있는 것을 의미한다.

단계 802에서, 적어도 일부의 이웃하는 디스크들에 있는 위치설정 구멍들이 서로 완전하게 겹쳐지지 않도록 회전자 디스크들 중 적어도 일부는 중앙의 샤프트 구멍 둘레에서 회전된다. 2 개의 위치설정 구멍들의 경우에, 회전은 180 도(360/2)로 이루어질 수 있고, 3 개의 위치설정 구멍들의 경우에, 회전은 120 도(360/3) 또는 240 도(2*360/3) 등으로 이루어질 수 있다.

단계 804에서, 샤프트는 디스크들의 샤프트 구멍에 삽입된다. 샤프트 구멍들이 이 단계에서 정렬되므로, 현저한 힘이 필요하지 않다.

디스크들이 처음에 샤프트 상에 놓여지고 샤프트가 디스크들의 샤프트 구멍들 안에 있을 때 디스크들의 서로에 대한 회전이 수행되는 순서로 단계 802 및 804가 수행될 수 있다는 점이 이해된다.

단계 806에서, 위치설정 핀들은 적어도 부분적으로 서로 정렬되지 않은 위치설정 구멍들로 가압된다. 유압 프레스가 그러한 목적을 위하여 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 회전자 디스크에 있는 샤프트 구멍은 편심되게 배치되며, 즉, 샤프트 구멍은 디스크의 중심에 정확하게 있는 것이 아니다. 디스크의 중심으로부터 샤프트 구멍의 변위는 예를 들어 0.2 내지 0.4 mm 일 수 있다. 일 실시예에서, 위치설정 구멍들은 디스크에 대칭적으로 위치되며, 따라서 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들의 상호 위치설정은 비대칭적이다. 위치설정 구멍들의 무게 중심은 따라서 샤프트 구멍의 무게 중심으로부터 변위된다.

다른 실시예에서, 샤프트 구멍은 회전자 디스크에 대하여 중심에 배치되고, 위치설정 구멍들의 세트는 중심에 배치된 샤프트 구멍에 대하여 비대칭적으로 배치되며, 그에 의하여 위치설정 구멍들에 의해 형성된 다각형의 무게 중심은 샤프트 구멍의 중심과 상이하다.

위치설정 구멍들의 세트는 중심에 배치된 샤프트 구멍에 대하여 비대칭적으로 배치되므로, 위치설정 구멍들의 세트도 회전자 디스크에 대하여 비대칭적으로 배치된다는 것을 의미한다. 비대칭성이 의미하는 것은 위치설정 구멍들의 세트에 있는 적어도 하나의 위치설정 구멍이 다른 구멍들에 대하여 비대칭적으로 배치되는 것이다. 즉, 2 개의 구멍들이 있다면, 그 구멍들은 샤프트 구멍에 대하여 대칭적으로 배치되지 않는다. 만약 3 개의 구멍들이 있다면, 구멍들중 2 개는 샤프트 구멍에 대하여 대칭적으로 배치되지만, 제 3 구멍은 2 개의 다른 것들과 대칭적으로 배치되지 않을 수 있다. 대안으로서, 모든 3 개의 구멍들이 비대칭적으로 배치되며, 즉, 샤프트 구멍과 그 어떤 구멍 사이에 대칭이 존재하지 않는다. 위치설정 구멍들의 수는 1 보다 큰 임의의 수일 수 있다.

다른 실시예에서, 샤프트 구멍은 편심되게 배치되며, 위치설정 구멍들의 세트는 회전자 디스크에 대하여 비대칭적으로 배치된다.

일 실시예에서, 샤프트가 샤프트 구멍 안으로 투입되었을 때 또는 위치설정 핀이 위치설정 구멍 안으로 삽입될 때 회전자 디스크는 굽혀지도록 구성된다. 위치설정 핀들이 위치설정 구멍들 안에 있고 모터 샤프트가 회전자의 샤프트 구멍들에 대하여 가압될 때, 디스크가 굽혀진다. 디스크의 굽힘은 디스크의 굽힘 요소(flexing element)에 의해 제공될 수 있다.

디스크가 샤프트 구멍의 둘레에서 360 도를 위치설정 구멍들의 수에 의해 나눈 각으로 회전할 때 적어도 하나의 위치설정 구멍의 위치 및/또는 샤프트 구멍의 위치는 회전 이전의 구멍 위치와 맞지 않는 것으로, 위치설정 구멍들의 샤프트 구멍에 대한 비대칭성이 정의될 수 있다. 즉, 예를 들어 2 개 구멍들의 경우에, 회전 각도는 180 도 이고, 4 개 구멍에서는 90 도이다. 회전이 수행되었을 때, 위치설정 구멍들의 세트에는 적어도 하나의 구멍이 있고, 이는 회전 이전의 위치설정 구멍들의 위치와 완전하게 맞지 않는다.

위치설정 구멍들에 의해 형성된 평면 기하학적 형상의 무게 중심은 샤프트 구멍의 중심과 상이하도록, 비대칭성이 정의될 수 있다.

기능적으로, 회전 디스크가 다른 유사한 회전 디스크에 대하여 회전된 위치로 설정되고 샤프트 및 위치설정 핀들이 2 개의 회전 디스크들의 개별 구멍들 내에 놓여졌을 때, 디스크들이 샤프트에 대한 가압력을 일으키도록, 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들의 세트가 회전자 디스크에 위치되게끔, 비대칭성이 정의될 수 있다. 가압력(pressing force)은 샤프트 구멍들의 내측 가장자리들에 의해 야기된다. 상호 회전되는 디스크들은 샤프트에 대하여 실질적으로 대향하는 가압력을 일으킨다.

전기 모터의 회전자는 복수 개의 회전자 디스크들을 포함할 수 있다. 회전자 디스크들의 적층체에 대한 샤프트의 장착은 2 개의 선택적인 방법으로 수행될 수 있다. 제 1 실시예에서, 위치설정 핀들이 먼저 장착된다. 이러한 실시예에서, 위치설정 핀들이 디스크들에 장착되었을 때, 회전자 디스크들의 샤프트 구멍들은 서로 정렬되지 않는다. 샤프트가 정렬되지 않은 샤프트 구멍들에 가압되었을 때, 각각의 디스크는 샤프트의 중심을 향해 힘을 가하여 샤프트를 회전자에 단단하게 장착시킨다. 제 2 실시예에서, 샤프트가 먼저 장착된다. 이러한 실시예에서는, 위치설정 구멍들이 서로에 대하여 다소 정렬되지 않으며, 샤프트 및 회전자의 단단한 장착은 위치설정 핀들을 정렬되지 않은 위치설정 구멍들에 가압함으로써 얻어진다.

본 발명의 개념은 기술의 발전에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명 및 본 발명의 실시예들은 위에 설명된 예에 국한되지 않으며, 청구 범위내에서 변화될 수 있다.

Claims

전기 모터의 샤프트(312)를 수용하기 위한 샤프트 구멍(310);
위치설정 핀들(340,342,344,346)을 수용하도록 각각 구성된, 샤프트 구멍(310) 둘레의 위치설정 구멍들(320,322,324,326)의 세트를 포함하는 전기 모터의 회전자 디스크에 있어서,
회전자 디스크(300)가 다른 유사한 회전자 디스크(302)에 대하여 회전된 위치로 설정되고 상기 샤프트(312) 및 위치설정 핀들(340,342,344,346)이 2 개의 회전자 디스크들(300,302)의 각각의 구멍들로 삽입될 때, 디스크들(300,302)이 샤프트(312)에 대하여 가압력을 일으키도록, 샤프트 구멍(310) 및 위치설정 구멍들(320,322,324,326)의 세트를 회전자 디스크(300)에 위치시키는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 1 항에 있어서, 위치설정 구멍들(520A,522A,524A,526A)의 세트는 평면 기하 형상을 형성하고, 그것의 무게 중심은 샤프트 구멍(500A)의 중심과 상이한 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 2 항에 있어서, 위치설정 구멍들(520A,522A,524A,526A)을 통해 그려진 다각형의 무게 중심은 샤프트 구멍(500A)의 중심으로부터 벗어나는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 1 항에 있어서, 샤프트 구멍(500A) 및 위치설정 구멍들(520A,522A,524A,526A)의 세트는 서로에 대하여 비대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 4 항에 있어서, 샤프트 구멍(610A)은 회전자 디스크(600A)에 대하여 편심되게 배치되고;
위치설정 구멍들의 세트는 회전자 디스크에서 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 4 항에 있어서, 샤프트 구멍(500A)은 회전자 디스크에 대하여 중심에 배치되고,
위치설정 구멍들(520A,522A,524A,526A)의 세트는 중심에 배치된 샤프트 구멍(500A)에 대하여 비대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 1 항에 있어서, 2 개의 유사한 회전자 디스크(300,302)들이 서로 정렬되고 디스크들 중 하나(300)가 360 도를 위치설정 구멍들의 수로 나눈 각도만큼 회전할 때, 위치설정 구멍들 및 샤프트 구멍 중 적어도 하나는 다른 회전자 디스크에 있는 각각의 구멍과 오직 부분적으로만 겹쳐지도록, 위치설정 구멍들(320,322,324,326)들의 세트 및 샤프트 구멍(310)이 서로에 대하여 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 1 항에 있어서, 상호 회전되는 디스크(300,302)들은 샤프트에 대하여 실질적으로 대향하는 가압력을 가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 1 항에 있어서, 샤프트가 샤프트 구멍(410) 안에 삽입될 때 또는 위치설정 핀이 위치설정 구멍 안으로 삽입될 때, 회전자 디스크(400)는 굽혀지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 1 항에 있어서, 샤프트 구멍(410)은 원형 단면을 가진 샤프트를 수용하도록 원형인 것을 특징으로 하는 전기 모터의 회전자 디스크.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 복수 개의 회전자 디스크들(600A-600H)을 포함하는 전기 모터로서, 샤프트(612) 및 위치설정 핀(640,642)들이 전기 모터에 장착될 때 회전자 디스크들(600A-600H)이 샤프트(612)에 대하여 가압력을 일으키도록, 회전자 디스크들 중 적어도 일부는 다른 회전자 디스크들에 대하여 회전된 위치로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 모터.
제 11 항에 있어서, 전기 모터는 원형 단면을 가지는 샤프트(612)를 포함하고, 샤프트의 단면의 직경은 동일한 온도에서 복수 개의 회전자 디스크들에 있는 샤프트 구멍들(610A-610H)의 직경들보다 더 작은 것을 특징으로 하는 전기 모터.
모터 샤프트를 전기 모터의 회전자에 장착시키는 방법에 있어서,
위치설정 핀을 수용하도록 각각 제공된 위치설정 구멍들의 세트 및, 전기 모터의 샤프트를 수용하기 위한 샤프트 구멍을 구비한 복수 개의 회전자 디스크들을 제공하는 단계(700,800)로서, 디스크들의 구멍들이 서로 완전히 겹쳐질 때 오직 하나의 상호 회전 위치가 있도록 샤프트 구멍 및 위치설정 구멍들의 세트를 회전자 디스크에 위치시키는, 회전자 디스크들의 제공 단계;
복수 개의 회전자 디스크들에서 위치설정 구멍들의 세트 및 샤프트 구멍들 중 하나가 서로 겹쳐지고, 위치설정 구멍들의 세트 및 샤프트 구멍들 중 하나가 오직 부분적으로 서로 겹쳐지도록, 회전자 디스크들 중 적어도 일부를 서로에 대하여 회전시키는 단계(702,802);
디스크들에 있는 구멍들 중 어느 것이 서로 겹쳐지는지에 따라서, 모터 샤프트를 샤프트 구멍에 삽입하거나, 또는 위치설정 핀들을 위치설정 구멍들 안으로 삽입하는 것을 먼저 수행하는 단계(704,804); 및
디스크들에 있는 구멍들 중 어느 것이 오직 부분적으로 서로 겹쳐지는지에 따라서, 모터 샤프트를 샤프트 구멍에 삽입하거나 또는 위치설정 핀을 위치설정 구멍들에 삽입하는 것을 나중에 수행하는 단계(706,806)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모터 샤프트를 전기 모터의 회전자에 장착시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
편심되게 위치된 샤프트 구멍을 구비한 복수 개의 회전자 디스크들을 제공하고, 회전자 디스크에 대칭적으로 배치된 위치설정 구멍들의 세트를 배치하는 단계(700);
샤프트 구멍들이 서로 오직 부분적으로만 겹쳐지고 대칭적으로 위치된 위치설정 구멍들이 서로 겹쳐지도록 회전자 디스크들의 적어도 일부를 서로에 대하여 회전시키는 단계(702);
복수 개의 회전자 디스크들의 위치설정 구멍들로 위치설정 핀들을 삽입하는 단계(704); 및
회전자 디스크들의 샤프트 구멍들에 모터 샤프트를 가압하는 단계(706)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모터 샤프트를 전기 모터의 회전자에 장착시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
중심에 위치한 샤프트 구멍을 구비한 복수 개의 회전자 디스크들 및, 중심에 배치된 샤프트 구멍에 대하여 적어도 부분적으로 비대칭적으로 배치된 위치설정 구멍들의 세트를 제공하는 단계(800);
위치설정 구멍들이 오직 부분적으로만 서로 겹쳐지도록, 회전자 디스크들 중 적어도 일부를 서로에 대하여 회전시키는 단계(802);
복수 개의 회전자 디스크들의 샤프트 구멍들 안으로 모터 샤프트를 삽입하는 단계(804); 및
모터 샤프트가 회전자 디스크들의 샤프트 구멍들 안으로 삽입되었을 때 위치설정 핀들을 회전자 디스크들의 위치설정 구멍들에 가압하는 단계(806)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모터 샤프트를 전기 모터의 회전자에 장착시키는 방법.