KR100422043B1 - 모터용 코어 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에서 마그네트와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키게 되는 다층의 적층 코어를 제작하는 방법에 관한 것으로서, 금속의 박판을 프레스 금형에 의해 가압하여 코어편을 성형하는 공정과; 성형된 다수개의 상기 코어편들을 차례로 적층시켜 일체로 결합되는 코어 적층체를 형성하는 공정과; 세척액을 사용하여 상기 코어 적층체를 세정하는 공정과; 상기 코어 적층체의 표면을 연마하여 면가공하는 공정과; 상기 코어 적층체의 결합부에 샤프트를 압입하는 공정; 및 샤프트 압입 후 상기 코어 적층체를 전착도장하는 공정으로서 수행되는 것을 특징으로 하는 모터용 코어 제조방법을 제공하면 코어 도장전 샤프트압입으로 기구적인 치수안정으로 자동화가 가능하게되며, 코어 도장후 내부를 리밍하는 공정이 없어지고, 코어 샤프트 조립시 정도있는 압입이 되므로 에어 갭(AIR GAP)을 줄일수 있어 모터 특성을 올릴 수 있다는 효과가 있다.

Description

모터용 코어 제조방법{Manufacture method of core for motor}

본 발명은 모터에서 마그네트와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키게 되는 다층의 적층 코어를 제작하는 방법에 관한 것으로서, 특히 코어의 전착도장 작업후 정밀조립이 힘들던 종래의 방식에서 탈피하여 도장전 샤프트(SHAFT) 압입을 통해 하우징과의 보다 긴밀한 접합과 정확한 진원도를 유지할 수 있도록 하는 모터용 코어 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 모터에는 여러 가지의 종류가 있는데, 그중 진동모터는 무선 호출기, 휴대폰 등에 전용되는 것으로 호출음이나 전화기 신호음을 발생하지 않게 하면서도호출 상황이나 전화 수신 상태를 알 수 있도록 하는 데 사용하고 있다. 진동 모터는 고정자(stator) 및 회전자(rotator)를 기본 구성요소로 하여, 이것들을 수납하는 원통형의 케이스(case) 및 케이스에서 돌출된 회전자의 회전축(shaft)의 말단에 고정된 편심추(vibrator)로 구성되어, 축지(軸支)된 회전축의 회전에 따라 편심추가 편심운동하여 진동을 발생하게된다.

이때, 편심추를 제외한 부분은 통상적인 모터이며, 모터에 편심추를 결합함으로써 진동 모터로서의 역할을 담당하게 된다. 그리고, 편심추로는 크기는 작고 질량이 많이 나가는 물질 즉 비중이 큰 텅스텐이 일반적으로 사용되고 있다.

이러한 진동 모터는 첨부한 도 1과 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 구성되어 있는 데, 첨부한 도 1은 편심추를 갖지 않는 진동 모터(100)를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 코아(24)를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 진동 모터(100)는 직류식의 진동 모터로서, 케이스(30)와, 해당 케이스(30) 내에 수납되는 고정자(10) 및 회전자(20)와, 회전자(20)에 급전용의 입력전원을 공급하는 전원 공급부(40)를 포함한다.

케이스(30)는 원통체로 구성되는 본체부(32)와, 본체부(32)의 선단측에 설치된 전방 브라켓(34)과, 본체부(32)의 후단측에 장착된 후방 브라켓(36) 및 전·후방 브라켓(34, 36)의 중심 부분에 회전축(22)을 축지하면서 회전축(22)의 회전 저항을 줄이기 위하여 고정 설치된 베어링(38)으로 구성된다.

한편, 전방 브라켓(34)은 본체부(32)와 별도로 제작할 수도 있고, 본 발명의 실시예에서와 같이 일체로 형성할 수도 있다. 본체부(32)는 예를 들어 스테인레스강, SPCC, SPCE 등의 전자 강판 등의 금속재료로 구성되고 전도성을 가지고 있다.

후방 브라켓(36)은 각종 수지와 같은 절연성 재료로 구성되어 있고, 그 중심부에는 회전자의 회전축(22)의 후단부를 지지하는 베어링(38)을 구성하는 축 구멍이 형성되어 있고, 축 구멍 주위에 전원 공급부(40)가 형성되어 있다.

이러한 후방 브라켓(36)은 그 자체에서 윤활성을 갖는 수지재료, 특히 마찰계수가 비교적 낮고, 내마모성을 갖는 수지 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 재료로서는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 액정폴리머, 폴리테트라플오로에틸렌, 폴리페닐렌슬피드, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아센탈, 폴리카보네이트 등을 들 수 있다.

전원 공급부(40)는 후방 브라켓(36)의 축 구멍의 양쪽에 설치되어 회전자의 정류자(23)에 접속되는 브러쉬(42; brush)와, 브러쉬(42)와 연결되어 후방 브라켓(36)의 후면으로 인출되어 입력전원을 브러쉬(42)에 전달하는 와이어(44)로 구성된다

고정자(10)는 대칭적인 양극(N극 및 S극)의 자기장을 생성하는 영구자석(12)으로 구성되며, 자기장의 양극은 서로 마주보게 형성된다. 즉, 영구자석(12)은 본체부(32)의 내주면에 고정된다. 이 영구자석(12)으로서는 다극착자(多極着磁)된 원통형자석, 세그먼트형 자석의 어느 것이라도 괜찮다. 영구자석(12)을 구성하는 자성재료로서는, 특히 한정되지 않지만, 희토류 원소와 천이 금속을 포함하는 것(예를 들면, SmCo계 자석, R-Fe-B계 자석)이 자기 특성이 우수하기 때문에 바람직하다. 한편, 고정자(10)로서 전자석을 사용할 수도 있다.

또한, 영구자석(12)의 형태도 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 소결자석, 주조자석, 수지결합형 자석 등, 어느 것이라도 되지만, 성형성 등이 우수한 수지결합형 자석을 사용하는 것이 바람직하다.

고정자(10)의 내측에는 회전자(20)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 회전자(20)는 회전축(22)과, 회전축(22)에 적층되며 회전축(22)을 중심으로 대칭되게 세 방향으로 뻗은 코아 가지(26; core arm)를 갖는 코아(24; core)와, 코아 가지(24)에 감긴 코일(28)로 구성되며, 코아(24)의 하단의 회전축(22)에 후방 브라켓의 브러쉬(42)에 접속되는 정류자(23)가 결합되어 있다.

이때, 회전축(22)은 전방 및 후방 브라켓의 베어링(38)에 결합됨으로써, 케이스(30)에 대하여 회전 가능하게 축지된다. 코아(24)는 복수개의 단위 코아(24a)를 적층하여 형성하게 된다. 코아(24)가 회전축(22)에 삽입되어 적층될 수 있도록 코아(24)의 중심에 관통 구멍(25)이 형성되어 있다.

따라서, 회전자(20)의 코일(28)에서 발생된 자력선과 영구자석(12)의 자력선의 쇄교하여 일정한 속도로 회전자(20)를 회전시킨다.

상술한 바와 같은 모터에서의 코어(24)는 첨부한 도 2에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 데, 코어는 기본적으로 매우 얇은 평판으로서 이루어지고, 이러한 평판이 다수 적층되게 하여 코어(24)를 형성하게 되는바, 이 같은 코어(24)는 다음과 같은 방법에 의해서 제작되는 것이 일반적이다.

우선 평판을 프레스 금형으로 찍어 필요로 하는 형상의 코어편이 다수개 제작되도록 하고, 이렇게 제작된 코어편들은 다수 적층되게함으로써 원하는 두께가 되도록 한다.

그리고 코어 적층체에 붙어있는 각종 이물질들은 세척액을 사용하여 세척하r고 필요에 따라 프레싱에 의해 코어편을 제작시 발생되는 버(burr)등은 연마에 의해서 제거되도록 한다.

또한 세척 혹은 연마에 의해 면처리한 적층체는 전착도장(electron coating)에 의해서 전체적으로 절연물질이 피복 되도록하는데, 그 이유는 코어에 코일을 권선하기전 코일의 쇼트방지를 위하여 수행하는 것이다.

통상적으로 상술한 전착도장 이외에 여러 가지 도장방식이 존재하며, 그러한 도장방법으로는 스프레이(SPRAY)방식, 디핑(DIPPING)방식이 있으나, 소형 모터에서는 가장 일반적으로 전착도장을 사용하고 있는데 그 이유는 (1)도장두께를 얇게하고, (2)EDGE부분 도장확보, (3)작은 내경부분 도장성이 우수하다는 특징 때문에 많이 사용하고 있는 방식이다.

첨부한 도 3을 참조하여 종래의 전착도장 방식을 살펴보면, 코어 전착도장은 코어(24)에 전기가 통하는 소재의 지그(JIG)로 코어외경 및 두께 방향으로 핀과 같이 작은 부분을 통전시켜 사용하고있다.

이후 상술한 바와 같은 코어 전착도장 후 샤프트(SHAFT) 압입하여 어셈블리(ASSY)를 형성하여 권선하는 방식을 채택하고 있다. 그러나, 이러한 방식에서는 내경 부위까지 모두 도장되어지기 때문에 샤프트 압입시 도장이 밀려나오는문제가 발생하게 된다.

따라서, 이 문제를 해결하기 위하여 내경을 리밍하여 사용하게 되는데, 실제적으로는 이상과 같은 코어의 제작시 코어의 결합부의 내경면을 리밍시 동심이 미세하게 어긋나는 문제가 많았다.

즉, 아무리 정확하게 가공공구를 결합부의 내경면으로 삽입시켜 리밍을 수행하게 되더라도 리밍 가공 이후의 동심을 체크해보면 대부분 동심이 미세하게 어긋나 있음을 볼 수가 있으며, 이러한 동심의 어긋남은 결국 코어의 조립시 코어의 돌극부와 마그네트간 에어갭을 불균일하게 형성시키게 되므로 모터의 구동 성능을 저하시키게 되는 원인이 되었다.

특히 이러한 리밍공정은 항상 균일하면서 정확한 가공성을 유지할 수가 없어 조립후 제품들간 각기 다른 구동 특성을 나타내게 되므로서 모터의 품질 저하를 초래하게 되고, 이에 따라 제품에 대한 신뢰성이 저하되는 대단히 심각한 문제점을 안고있다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 모터에서 마그네트와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키게 되는 다층의 적층 코어를 제작하는 방법에 관한 것으로서, 특히 코어의 전착도장 작업후 정밀조립이 힘들던 종래의 방식에서 탈피하여 도장전 샤프트(SHAFT) 압입을 통해 하우징과의 보다 긴밀한 접합과 정확한 진원도를 유지할 수 있도록 하는 모터용 코어 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 진동 모터로서 코아 가지의 일부분이 제거된 진동 모터를 나타내는 분해 사시도.

도 2는 도 1의 코아를 나타내는 사시도.

도 3은 종래 전착 도장 방식을 설명하기 위한 예시도.

도 4는 본 발명에 따른 모터용 코어 제조방법에 적용되는 전착 도장 지그의 예시도.

도 5는 본 발명에 따른 모터용 코어 제조방법에 적용되는 전착 도장 지그의 다른 예시도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터용 코어 제조방법의 특징은, 금속의 박판을 프레스 금형에 의해 가압하여 코어편을 성형하는 공정과; 성형된 다수개의 상기 코어편들을 차례로 적층시켜 일체로 결합되는 코어 적층체를 형성하는 공정과; 세척액을 사용하여 상기 코어 적층체를 세정하는 공정과; 상기 코어 적층체의 결합부에 샤프트를 압입하는 공정; 및 샤프트 압입 후 상기 코어 적층체를 전착도장하는 공정으로서 수행되는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터용 코어 제조방법의 다른 특징은, 상기 세정공정 이후 샤프트 압입 공정 이전에 필요에 따라 상기 코어 적층체의 표면을 연마하여 면가공하는 공정을 더 포함하는 데 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

우선, 본 발명에서 적용하고자 하는 기술적 사상에 대해 살펴보면, 종래 기술의 문제점은 전기자(ARMATURE) 제작에서 코어 도장 후 샤프트를 압입하는 방식을 사용하고 있지만 소형 정밀 모터로 갈수록 크기에 비해 큰힘의 토크 및 정밀을 요구하고 있는 상황에서 도장도 어려워지고 도장후 정밀조립이 힘들어진다는 문제점이 발생되는데, 그 원인이 코어 도장 후 샤프트를 압입하는 방식을 사용하기 때문이므로 도장 이전에 샤프트 압입을 수행하게 된다면 전술한 문제점을 해소할 수 있을 것이라는 데 착안한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터용 코어 제조 방법을 살펴보기로 한다.

우선, 전체 공정을 첨부한 도면 없이 간략히 살펴보면, 본 발명에서 다수개의 코어편을 제작하여 이들 코어편들이 서로 적층되게 하므로서 코어편들이 일체로 결합되는 코어 적층체를 형성하고, 이들 코어 적층체를 세정 및 면가공되도록 하는 것은 종전과 동일하다.

즉, 내측에는 일정 형상의 결합부가 형성되고, 이 결합부의 외주면으로부터 방사상으로 다수개의 코일 권선부가 돌출되게 하며, 이들 코일 권선부의 끝단에는 마그네트와 서로 마주보게 원주방향으로 소정의 길이로서 돌극부를 형성한 코어편을 그와 대응하는 형상으로 형틀을 갖는 프레스 금형에 의해서 제작되게 한다.

이렇게 프레스 금형에 의해서 제작되는 코어편을 다수개가 서로 적층되게 하고, 이렇게 적층시킨 코어 적층체에 피착된 각종 이물질들은 세척액을 사용하여 제거되게 하며, 프레스 금형시 코어편에 발생되는 각종 버(burr)등은 필요시에 한하여 한정적으로 연마하여 면 가공 되도록 한다.

한편 본 발명에서는 면가공 직후 코어 적층체를 전착도장하기 전에 샤프트를 코어 적층체의 내경부로 강제 삽입하여 코어 적층체의 내경면과 샤프트의 삽입된 외경면이 서로 긴밀하게 밀착되게 하고, 이 상태에서 코어 적층체의 표면으로 전착도장을 실시한다.

이러한 샤프트를 삽입시킨 상태에서 코어 적층체의 표면으로 전착도장을 하게 되면 샤프트가 삽입된 코어 적층체의 내경면을 제외한 나머지 표면에는 미세한 두께로 균일하게 절연막이 피복된다.

한편 피복된 절연막이 경화되고 나면 코어 적층체와 샤프트가 일체로 되어진 스핀들 모터의 하우징에 조립되는 코어를 제작하게 되는 것이다.

이때, 샤프트의 압입은 자동으로 이우어질 수 있다. 즉, 코어는 프레스 금형품으로 크기가 정도 있게 생산되어지므로 프레스 후 샤프트를 자동 압입이 가능하며, 이와 같이 샤프트가 압입되어 있는 상태에서의 전착 도장 지그는 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 제 1실시예로서, 전착도장 전의 코어(24)에 샤프트(50)를 압입하는 방식은 자동화가 가능하다.

따라서, 이후 전착 도장을 하면 된다. 코어 샤프트 어셈블리도장에서는 샤프트에 도장을 방지하면서 통전가능 소재를 사용하여야 하기 때문에 통전 고무를 사용하는 것이 바람직하다.

통전 고무판(1000)의 일정 영역마다 볼록처리되어진 돌출영역이 존재하며, 해당 돌출영역의 중심에는 일정깊이의 홈이 형성되어 샤프트가 안착되어지도록 구성되어진다.

또한, 전착 도장을 위해 상기 통전 고무판(1000)에 대향되게 절연고무로 이루어진 절연 고무판(1000A)이 쌍을 이루며, 역시 절연 고무판(1000A)에도 상기 통전 고무판에서와 마찬가지로 일정 영역마다 볼록 처리되어진 돌출영역이 존재하며, 해당 돌출영역의 중심에는 일정깊이의 홈이 형성되어 샤프트가 안착되어지도록 구성되어진다.

따라서, 코어(24)의 내경부에 압입되어 있는 샤프트(50)는 그 돌출영역이 상기 통전 고무판(1000)과 절연 고무판(1000A)에 형성되어 있는 홈에 끼워져 고정되고 프레싱되어지는데 따라 상기 홈이 형성되어 있는 통전 고무판(1000)과 절연 고무판(1000A)의 돌출영역사이에 코어(24)의 중심 일정영역이 프레싱되는 것이다.

그러나, 통전 고무를 사용하여 전과 같은 방법으로 생각하여 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 지그를 제작하여 도장을 하게 되면 코어 앞,뒤 샤프트와 압입되는 부위의 도장상태가 불량하게 된다는 문제점이 발생되어 진다.

따라서, 상술한 본 발명에 따른 제 1실시예의 문제점을 해소하기 위하여 첨부한 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 제 2실시예를 제안한다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 제 2실시예를 살펴보면, 전착도장시 도장불량을 방지하기 위하여 코어 샤프트 어셈블리에 절연성질을 가지는 와셔(WASHER)(200)를 사용하여 코어 위,아래를 절연한다. 코어 상,하 샤프트와 접촉하는 부분의 도장상태를 위하여 그 부분에 접촉하는 지그 부분은 절연고무를 사용하고, 전압의 인가를 위한 부분은 통전고무를 사용하는 방법으로 코어와 지그 사이는 완전하게 절연이 가능하면서 전압을 인가할 수 있는 2가지 재료로 고무 지그를 제작하여 도장하는 방법을 사용하여 도장 불량을 방지한다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

또한, 이상의 설명에서는 브러쉬 모터를 예로 들어 설명하였으나 실제적으로는 브러쉬리스 모터에서도 적용되는 것을 밝혀두는 바이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 모터용 코어 제조방법을 제공하면 코어 도장전 샤프트압입으로 기구적인 치수안정으로 자동화가 가능하게되며, 코어 도장후 내부를 리밍하는 공정이 없어지고, 코어 샤프트 조립시 정도있는 압입이 되므로 에어 갭(AIR GAP)을 줄일 수 있어 모터 특성을 올릴 수 있다는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 금속의 박판을 프레스 금형에 의해 가압하여 코어편을 성형하는 공정과;

   성형된 다수개의 상기 코어편들을 차례로 적층시켜 일체로 결합되는 코어 적층체를 형성하는 공정과;

   세척액을 사용하여 상기 코어 적층체를 세정하는 공정과;

   상기 코어 적층체의 표면을 면가공하는 공정과;

   상기 코어 적층체의 결합부에 샤프트를 압입하는 공정과;

   상기 샤프트 압입 후 상기 코어 적층체를 전착도장하는 공정;

   으로 수행되는 것을 특징으로 하는 모터용 코어 제조방법.
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