KR100189332B1 - 교류발전기의 로터 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터 폴의 샤프트 홀에 샤프트를 압입시키는 공정에서 냉간단조 공정에 의해 샤프트의 경도보다 높아진 샤프트 홀의 경도를 낮추기 위해 행하는 열처리 공정을 제거함으로써 제작공정수와 제작비용을 줄일 수 있는 교류발전기의 로터 제조방법을 제공하는데 있고, 소재(100)를 성형품의 중량에 맞게 소정의 크기로 절단하는 제1공정과, 절단된 소재(100)를 750-850℃로 가열하는 제2공정과, 가열된 소재를 금형내에 넣고 가압하여 1차 성형품(101)을 성형함과 동시에 샤프트(104)가 압입되어지는 샤프트 홀(102)을 성형하는 제3공정과, 상기 1차 성형품에 냉간단조를 위한 윤활 처리하는 제4 공정과, 윤활 처리된 1차 성형품을 금형내에 넣고 상온에서 냉간단조를 행하여 로터 폴(103)을 완성하는 제5공정과, 상기 완성된 로터 폴 2개를 서로 맞대어 겹친 후 샤프트 홀에 샤프트를 압입시키는 제6공정으로 이루어진다.

Description

교류발전기의 로터 제조방법

제1도는 일반적인 교류발전기의 로터 폴을 나타낸 사시도

제2도는 일반적인 로터 폴을 맞대어 축으로 고정한 상태의 단면도

제3도 (a)-(g)는 종래의 로터폴을 제조하기 위한 공정도

제4도는 로터 폴에 삽입되는 샤프트의 단면도

제5도(a)-(f)는 본 발명에 따른 로터 폴을 제조하기 의한 공정도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 소재 101 : 1차 성형품

102 : 샤프트 홀 103 : 로터 폴

104 : 샤프트

본 발명은 교류발전기의 로터 제조방법에 관한 것으로서, 특히 자동차에 사용되는 교류발전기(Alternator)의 로터 제조시 교류발전기의 샤프트를 삽입하기 위한 샤프트 홀(Shaft Hole)의 열처리(Annealing)공정을 제거할 수 있도록 한 교류발전기의 로터 제조방법에 관한 것이다.

제1도는 일반적인 로터 폴(Rotor Pole)을 나타낸 사시도이고, 제2도는 상기 로터 폴을 서로 맞대어 샤프트로 고정한 상태의 단면도로서, 로터 폴(1)은 몸통부(2)와, 상기 몸통부(2)의 중심에 돌출성형되어 샤프트(6)가 삽입되는 샤프트 홀(3)이 구비된 보스부(4)와, 상기 몸통부(2)로 부터 직각방향으로 성형되고 끝부분으로 점점 축소되는 형태의 폴부(5)로 이루어지며, 이는 금형에 의한 온간단조 및 냉간단조를 통해 성형된다.

상기와 같은 로터 폴을 제조하기 위한 종래의 제조방법을 제3도(a)-(g)에 나타내었다. 먼저, 제1공정은 제3도(a)에서와 같이 SM6C 또는 SMl0C 재질의 긴 환봉을 로터 폴의 중량에 맞는 적절한 길이로 절단기에서 절단한다. 제2공정은 절단된 소재(11)를 인덕션 히터(Induction Heater)로 750-850℃로 가열하는 것으로, 이는 다음 공정인 온간단조(제3공정)에서 프레스의 과도한 하중을 줄이기 위해 행하여진다. 제3공정은 온간단조 공정으로서, 가열된 소재를 온간단조용 금형내에 넣고 가압하여 제3도(c)에 단면도와 평면도로 도시된 바와같은 형상의 1차 성형품(10)을 제작한다.

상기와 같이 제조된 1차 성형품(10)은 제3도(d)에서와 같이 제4공정을 통해 표면에 윤활처리 된다. 이는 다음 공정인 제5공정의 냉간단조에서 금형의 마모 방지 및 1차 성형품의 원활한 유동을 위해 행하여진다. 제5공정은 냉간단조 공정으로서, 윤활처리된 1차 성형품(10)을 냉간단조용 금형에 넣고 가압하여 제3도(e)와 같은 설계된 로터 폴(20)을 제조한다. 이때 냉간단조하는 과정에서 샤프트가 압입 되어지는 샤프트 홀(21)이 동시에 구비되어지는 것이고, 냉간단조는 보통 상온에서 이루어지므로 성형후에 기계적 성질 즉, 인장강도, 경도 등이 급격히 상승한다. 따라서 절삭가공에 의해 제작하는 것보다 냉간단조에 의해 제작하는 것이 기계적 성질이 우수하므로 냉간단조가 주로 사용되고 있다.

제5공정에 의해 완성된 로터 폴(20)은 샤프트 홀(21)에 샤프트를 압입하는 공정을 위해 제3도(f)와 같은 제6공정을 통해 열처리(Annealing)된다. 이는 제5공정의 냉간단조 공정에서 샤프트 홀(21)을 성형하는 과정에서 샤프트 홀(21)부분의 표면경도가 샤프트의 표면경도 보다 높아지게 되므로 샤프트 홀 부분을 열처리공정을 통해 샤프트의 표면경도 보다 낮추어야만 샤프트의 압입이 가능하게 된다. 따라서 제6공정에서 열처리된 로터 폴(20) 2개를 제3도(g)의 제7공정에와 같이 겹친후 샤프트(22)를 압입하여 고정함으로써 로터(30)가 제조되었던 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 로터 제조방법은 샤프트(22)가 압입되는 로터 폴(20)의 샤프트 홀(21) 부분(도면의 A부)이 냉간단조 공정(제5공정)에서 성형됨으로써 A부의 경도가 급격히 상승한다. 즉, A부의 표면경도가 HRB ll0 정도이고, 샤프트(22)의 압입부분(도면의 B부)의 표면 경도가 HRB 90 정도이므로 샤프트(22)를 로터 폴(20)의 샤프트(21)에 압입할때 과도한 하중이 발생된다. 이로 인해 경도가 보다 약한 샤프트(22)에 휨이 발생하게 되고, 샤프트(22)의 전조부(제4도 B부 참조)가 로터 폴(20)의 A부에 파고들어가지 못하고 보다 경도가 약한 전조부가 변형되면서 압입되므로 원하는 설계치에 맞는 압입강도를 얻을 수 없게 된다. 따라서, A부 경도를 낮출 필요가 있기 때문에 제6공정에서와 같은 열처리 공정을 수행해야만 하였던 것이고, 이러한 열처리 공정이 추가됨으로써 제작비용이 상승하게 되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 로터 폴의 샤프트 홀에 샤프트를 압입시키는 공정에서, 냉간단조공정에 의해 샤프트의 경도 보다 높아진 샤프트 홀의 경도를 낮추기 위해 행하는 열처리 공정을 제거 함으로써 제작공정수와 제작비용을 줄일 수 있는 교류 발전기의 로터 제조방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적은 소재를 성형품의 중량에 맞게 소정의 크기로 절단하는 제1공정과, 절단된 소재를 750-850℃로 가열하는 제2공정과, 가열된 소재를 금형내에 넣고 가압하여 1차 성형품을 성형함과 동시에 샤프트가 압입되어지는 샤프트 홀을 성형하는 제3공정과, 상기 1차 성형품에 냉간단조를 위한 윤활처리하는 제4공정과, 윤활처리된 1차 성형품을 금형내에 넣고 상온에서 냉간단조를 행하여 로터 폴을 완성하는 제5공정과, 상기 완성된 로터 폴 2개를 서로 맞대어 겹친후 샤프트 홀에 샤프트를 압입시키는 제6공정으로 이루어지는 교류발전기의 로터 제조방법에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 교류발전기의 로터 제조방법을 첨부도면에 의하여 상세하계 설명한다. 제5(a)-(f)는 본 발명에 따른 교류발전기의 로터 제조방법의 공정도를 나타낸 것으로, 먼저 제1공정은 제5도(a)에서와 같이 SM6C 또는 SMl0C 재질의 긴 환봉을 제조하고자 하는 로터 폴의 중량에 맞는 적절한 길이로 절단기에서 절단한 소재(100)를 마련한다. 제5도(b)의 제2공정은 절단된 소재(100)를 인덕선 히터(Induction Heater)로 750-850℃로 가열하는 것으로, 이는 다음공정인 온간단조(제3공정)에서 프레스의 과도한 하중을 줄이기 위해 행하여진다. 제3공정은 온간단조 공정으로서, 가열된 소재(100)를 온간단조용 금형내에 넣고 가압하여 제5도(c)에 도시된 바와 같은 영상의 1차 성형품(101)을 제작한다. 이때 상기 온간단조 공정에서는 1차 성형품 (101)의 제작과 동시에 샤프트 압입에 필요한 샤프트 홀(102)을 성형한다.

상기와 같이 제조된 1차 성형품(101)은 제5도(d)에서와 같이 제4공정을 통해 표면에 윤활처리 된다. 이는 다음공정인 제5공정의 냉간단조시 금형의 마모 방지 및 1차 성형품의 원활한 유동을 위해 행하여진다. 제5공정은 냉간단조 공정으로서, 윤활처리된 1차성형품(101)을 냉간단조용 금형에 넣고 가압하여 제5도(e)와 같이 설계된 영상의 로터 폴(103)을 완성한다. 이와같이 완성된 로터 폴(103)은 2개를 제5도(f)의 제6공정에서와 같이 맞대어 겹친후 샤프트(104)를 압입하여 고정함으로써 로터(105)를 제조한다.

이러한 공정으로 이루어지는 본 발명은 제3공정인 온간단조공정에서 샤프트(104)가 압입되는 샤프트 홀(102)이 성형되므로 기존의 열처리공정을 제거할 수 있다. 즉, 온간단조 공정에서 샤프트 홀(102)을 성형하게 되면, 온간단조는 750-850℃에서 이루어지므로 성형후의 샤프트 홀(102)부분(도면의 A부)에서의 표면경도 상승을 막을 수 있게 되는 것이고, 이때의 측정된 A부의 표면경도는 HRB 75-85로 나타났다.

따라서 압입부(제4도의 B부)의 표면경도가 HRB 90 인 샤프트 보다 경도가 낮게 됨으로써 샤프트(104)를 로터 폴(103)의 샤프트 홀(102)에 압입시킬때 과도한 하중이 발생되지 않아 샤프트가 휘는 일이 없다. 또한 샤프트(104)의 B부의 경도가 샤프트 홀 (102)의 A부 보다 높기 때문에 압입시 전조부가 변형되는 일이 없어 원하는 압입강도를 얻게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 교류발전기의 로터 제조방법에 의하면, 로터 제조공정중 온간단조시 샤프트 압입부분인 샤프트 홀이 성형되어 이 부분의 경도가 샤프트의 경도 보다 낮아지게 됨으로써 종전의 샤프트 홀의 경도를 낮추기 위한 열처리공정이 필요 없게 되는 것이다. 따라서 공정수가 줄어 생산성이 향상됨은 물론 제작비용이 대폭 절감되는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 소재를 성형품의 중량에 맞게 소정의 크기로 절단하는 제1공정과, 절단된 소재를 750-850℃로 가열하는 제2공정과, 가열된 소재를 금형내에 넣고 가압하여 1차 성형품을 성형함. 동시에 샤프트가 압입되어지는 샤프트 홀을 성형하는 제3공정과, 상기 1차 성형품에 냉간단조를 위한 윤활처리 하는 제4공정과, 윤활처리된 1차 성형품을 금형내에 넣고 상온에서 냉간단조를 행하여 로터 폴을 완성하는 제5공정과, 상기 완성된 로터 폴 2개를 서로 맞대어 겹친후 샤프트 홀에 샤프트를 압입시키는 제6공정으로 이루어지는 교류발전기의 로터 제조방법.