KR100337391B1 - 덕트 스페이서 및 이를 이용한 다이캐스팅 회전자에원주방향으로 이격공간을 형성하는 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 덕트 스페이서 및 이를 이용한 다이캐스팅 회전자에 원주방향으로 이격공간을 형성하는 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 중, 대형 다이캐스팅 타입 회전자에서 운전중 회전자의 온도 상승을 억제하고 온도분포를 균일하게 할 수 있는 덕트스페이서 및 이를 이용하여 원주방향의 냉각 통로를 실현하기 위한 철심 사이의 이격공간을 형성하기 위한 새로운 회전자 제작공정을 제공하는데 있다. 본 발명의 제작방법은 통상의 다이캐스트 회전자 제작공정에, 덕트 스페이서를 이용하여 다이캐스팅 회전자에 원주방향으로 이격공간을 형성하는 제조방법은, 다이캐스팅 하부 금형 위에 철심(2)과 일정 간격의 덕트 스페이서를 적층하는 1단계와, 적층 후 상부 금형에 압력을 주어 철심(2)과 덕트 스페이서를 고정하는 2단계와, 준비된 용탕을 하부 금형의 밑으로부터 고속 고압으로 밀어넣어(사출)하여 상부와 하부 금형의 공간인 회전자의 팬블레이드(5)와 핀(4)과 상하부엔드링(1,3)을 성형하는 3단계와, 성형이 완료되면 상부 금형을 이격하여 금형 사이로부터 제품을 분리하는 4단계와, 사출이 완료된 회전자의 철심(2) 사이에서 스페이서를 제거하는 5단계를 더 포함하여 제조되는 방법을 특징으로 한다.

Description

덕트 스페이서 및 이를 이용한 다이캐스팅 회전자에 원주방향으로 이격공간을 형성하는 제조방법{Duct spacer and manufacturing process of the die casting rotor with separate space by radial direction using duct spacer}

본 발명은 덕트 스페이서 및 이를 이용한 다이캐스팅 회전자에 원주방향으로 이격공간을 형성하는 제조방법에 관한 것으로, 특히 회전자 작동 중 발생되는 열의 발산이 용이하도록 한 덕트 스페이서 및 이를 이용한 회전자의 원주방향으로 이격공간을 형성하도록 하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유도전동기는 권선에 교류를 흘려 회전 자계를 형성하는 고정자와 그 자계에 의해 회전하는 회전자로 구성되어 있다.

상기 회전자 생산 방식에 따라 회전자 철심의 슬롯에 동 바를 삽입하고 양 끝단부를 엔드링과 접합하여 제작하는 동 바 타입과 알루미늄 다이캐스팅 방법으로 철심의 슬롯을 채우는 다이캐스팅 타입으로 분류할 수 있다.

상기 다이캐스팅 방식의 높은 생산성 때문에 소형의 범용 전동기의 경우 다이캐스팅 방식으로 제작하고 중, 대형의 경우 다이캐스팅 제작 방식의 어려움 때문에 생산성이 떨어지는 동 바 타입의 생산 방식이 더 많이 적용되고 있는 실정이다.

그러나 최근에는 다이캐스팅 기술의 발달로 중 대형 타입에서도 다이캐스팅 타입의 회전자 생산이 점차 늘고 있는 추세이다.

최근 유도 전동기는 대용량화되고 있는 추세인데, 이를 실현하기 위해서 필연적으로 회전기의 체적이 크게 되어야 한다.

회전기의 체적은 회전자의 직경과 철심의 길이에 의해 결정되는데 직경을 키우는 경우보다 철심길이를 키우는 경우가 더 일반적인 추세이다.

이와 같이 대용량화됨에 따라 동손과 철손에 따른 온도상승으로 전기적 성능저하, 절연재료 손상, 회전자 진동 등 전동기 성능 및 효율을 저하시키는 요인이 발생하게 된다.

이를 해결하기 위하여 동 바 타입 회전자 방식의 중대형 유도전동기에서는 강제냉각 방식이 도입되는데 회전자에 축방향 및 원주 방향의 다양한 냉각통로를 갖는 구조로 제작하고 있다.

특히 원주 방향의 냉각구조는 냉각효율이 축 방향의 그것보다 월등히 커서 원주 방향의 냉각구조는 반드시 적용되어야 하는 것이다.

그러나 알루미늄 다이캐스팅 입장에서는 제작 공정상의 문제 때문에 철심에 슬롯을 뚫어 축 방향의 냉각 통로만을 실현하고 회전자 엔드링의 냉각 블레이드로 냉각을 하고 있는 실정이다.

냉각 효율이 높은 원주 방향의 냉각 통로를 갖는 회전자의 제작이 이루어지지 않기 때문에 대형 다이캐스팅 타입의 회전자 제작에 한계가 존재하는 이유인 것이다.

특히 상하부 금형 사이에 고정된 철심 사이에 공간을 형성하여 사출하기 위해서는 고온 고압의 용탕이 밖으로 새지 않도록 할 필요가 있으며, 또한 사출후에 제품의 일부분이 형성되는 철심으로부터 완전히 체결된 스페이서를 제거하기 위해서는 특별한 기술이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 중, 대형 다이캐스팅 타입 회전자에서 운전중 회전자의 온도 상승을 억제하고 온도분포를 균일하게 할 수 있는 덕트스페이서 및 이를 이용하여 원주방향의 냉각 통로를 실현하기 위한 철심 사이의 이격공간을 형성하기 위한 새로운 회전자 제작공정을 제공하는데 있다.

도 1은 냉각통로가 없는 기존의 다이캐스트 회전자,

도 2는 철심사이 이격 공간이 형성된 다이캐스트 회전자,

도 3은 회전자 철심 낱장,

도 4a는 고정형 덕트 스페이서,

도 4b는 분리형 덕트 스페이서,

도 5는 분리형 모델의 덕트 스페이서를 사용하여 사출공정까지 끝낸 상태의 회전자,

도 6은 본 발명의 제작공정을 적용해 제작된 회전자 사진,

도 7은 도 6의 부분 확대 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 상부 엔드링 (2) : 철심

(3) : 하부 엔드링 (4) : 핀

(5) : 팬 블레이드 (6) : 분리형 덕트 스페이서

(7) : 고정형 덕트 스페이서

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 덕트 스페이서는 일반적인 강판 재질의 링타입 철심(2)상에 동심원을 따라 원주방향으로 배열되고 각각 수직방향으로 관통하여 형성된 다수의 슬롯부를 가진 철심(2)과 이 철심(2)의 슬롯부와 동일 내경을 갖고 상부로 돌출 형성된 고정형 덕트 스페이서(7)가 용접 등의 결합수단으로 결합되어 구성된 것과, 알루미늄 재질보다 융점이 낮은 소재로 이루어진 링타입 스페이서에 원주방향으로 배열되고 각각 수직방향으로 스페이서를 관통 삽입하여 다수의 슬롯부를 형성시킨 분리형 덕트 스페이서(6)로 이루어진다.

상기와 같은 스페이서를 이용한 본 발명의 제조방법은 다음과 같다.

통상의 다이캐스트 회전자 제작공정에, 덕트 스페이서를 이용하여 다이캐스팅 회전자에 원주방향으로 이격공간을 형성하는 제조방법은,

다이캐스팅 하부 금형 위에 철심(2)과 일정 간격의 스페이서를 적층하는 1단계와,

적층 후 상부 금형에 압력을 주어 철심(2)과 스페이서를 고정하는 2단계와,

준비된 용탕을 하부 금형의 밑으로부터 고속 고압으로 밀어넣어(사출)하여 상부와 하부 금형의 공간인 회전자의 팬블레이드(5)와 핀(4)과 상하부엔드링(1,3)을 성형하는 3단계와,

성형이 완료되면 상부 금형을 이격하여 금형 사이로부터 제품을 분리하는 4단계와,

사출이 완료된 회전자의 철심(2) 사이에서 스페이서를 제거하는 5단계를 더 포함하여 제조되는 방법을 특징으로 한다.

이하 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 냉각통로가 없는 기존의 다이캐스팅 타입의 회전자의 사출 완료 후의 그림으로, 철심(2) 자체가 금형의 역할을 하기 때문에 알루미늄 용탕 사출기에 용탕의 누출없이 슬롯부로 용탕이 채워지고 상하부의 엔드링(1,3) 금형을 채우게 된다.

그러나 도 2와 같이 철심(2)사이 이격 공간이 형성된 다이캐스트 회전자를제작하기 위해 용탕의 누출을 방지하는 금형의 역할을 하는 덕트 스페이서라는 보조장치 없이는 용탕의 사출이 불가능한 일이다.

따라서 본 발명에서는 다이캐스트 회전자에서 도 2에서 표시한 것과 같은 철심(2) 사이의 이격 공간을 형성시키기 위하여 다음과 같은 공정을 기존의 다이캐스트 회전자 제작공정에 추가 도입한다.

첫째 도 4a, 4b와 같은 용탕의 누출을 방지하는 금형의 역할을 하는 덕트 스페이서라는 보조장치를 제작한다.

덕트 스페이서는 도 4a, 4b에 제시한 것과 같이 용탕 사출 후 회전자로부터 분리하지 않고 그대로 사용하는 고정형모델인 고정형 덕트 스페이서(7)와 분리형모델인 분리형 덕트 스페이서(6) 2가지 종류가 있다.

상기 고정형 덕트 스페이서는 링타입으로 사출 후 제품에 남게되는 것이며, 분리형 덕트 스페이서는 특수 소재를 사용하여 사출(제품 제작) 후 스페이서 부분만을 제거하여 제품을 완성한다.

따라서 제품에는 철심장 사이가 이격공간이 형성되어 회전시 온도상승방지 즉, 냉각효과를 상승시키게 된다.

두 가지 모델에 형성된 슬롯 크기 및 배열은 기본적으로 모두 다 도 3에 제시한 철심(2) 슬롯의 그것과 동일하다.

둘째, 덕트 스페이서를 철심(2)을 적층하는 사이사이에 일정한 간격으로 배열한다.

셋째, 용탕의 사출 준비가 완료된 상태에서 용탕을 사출하면 도 2나 도 5와같은 회전자가 제작된다.

넷째, 도 5와 같은 분리형 덕트 스페이서(6)를 사용한 경우는 분리형 덕트 스페이서의 외부를 구성하는 융점이 낮은 부분을 녹여 분리하면 도 2와 같은 원하는 회전자를 제작하게 된다.

분리형 덕트 스페이서를 분리하는 방법은 스페이서 재질은 알루미늄 재질보다 융점이 낮은 소재를 사용하며, 사출 후 제품을 가열분리하여 스페이서만을 제거하는 방법이다.

도 6은 본 발명의 제작공정을 이용하여 제작한 철심(2) 사이의 냉각을 위한 이격 공간이 형성된 다이캐스트 회전자의 사진이고, 도 7은 도 6의 부분 확대 사진이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 발명은 종전의 대형 다이캐스트 회전자에 방사상 방향의 냉각통로를 실현함으로서 회전자의 냉각을 극대화하여 회전자 온도 상승을 억제하고 이에 따른 2차 동손 및 1차 동손 저감 효과를 자져오므로 효율 및 시스템 안정화를들 수 있고, 기계적으로는 회전자의 국부과열에 따른 불균형적인 열팽창을 줄일수 있어서, 제품의 내구성 및 기계 요소의 수명연장, 사고율 감소를 기할 수 있는 등의 장점이 있다.

Claims (3)

1. 알루미늄 다이캐스팅 회전자제작에 사용되는 덕트 스페이서를 구성함에 있어서,

   일반적인 강판 재질의 링타입 철심(2)상에 동심원을 따라 원주방향으로 배열되고 각각 수직방향으로 관통하여 형성된 다수의 슬롯부를 가진 철심(2)과 이 철심(2)의 슬롯부와 동일 내경을 갖고 상부로 돌출 형성된 고정형 덕트 스페이서(7)가 용접등의 결합수단으로 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 덕트 스페이서.
2. 알루미늄 다이캐스팅 회전자제작에 사용되는 덕트 스페이서를 구성함에 있어서,

   알루미늄 재질보다 융점이 낮은 소재로 이루어진 링타입 스페이서에, 원주방향으로 배열되고 각각 수직방향으로 스페이서가 관통 삽입되어 다수의 슬롯부를 형성시켜 이루어진 분리형 덕트 스페이서(6)를 특징으로 하는 덕트 스페이서.
3. 통상의 다이캐스트 회전자 제작공정에, 덕트 스페이서를 이용하여 다이캐스팅 회전자에 원주방향으로 이격공간을 형성하는 제조방법은,

   다이캐스팅 하부 금형 위에 철심(2)과 일정 간격의 덕트 스페이서를 적층하는 1단계와,

   적층 후 상부 금형에 압력을 주어 철심(2)과 덕트 스페이서를 고정하는 2단계와,

   준비된 용탕을 하부 금형의 밑으로부터 고속 고압으로 밀어넣어(사출)하여 상부와 하부 금형의 공간인 회전자의 팬블레이드(5)와 핀(4)과 상하부엔드링(1,3)을 성형하는 3단계와,

   성형이 완료되면 상부 금형을 이격하여 금형 사이로부터 제품을 분리하는 4단계와,

   사출이 완료된 회전자의 철심(2) 사이에서 스페이서를 제거하는 5단계를 더 포함하여 제조되는 방법을 특징으로 하는 덕트 스페이서를 이용한 다이캐스팅 회전자에 원주방향으로 이격공간을 형성하는 제조방법.