KR100503654B1 - 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자 제작방법 및 그회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사판식 유압동력발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 케이싱내에 내설된 모터의 회전자와 유체를 펌핑시키는 실린더 부쉬를 개별적으로 설치하여 제작하여 실린더 부쉬의 가공성을 향상시키고 조립성 및 유지 보수가 간편하며, 아울러 더욱 컴팩트한 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자 제작방법 및 그 회전자에 관한 것이다.

본 발명은 전원에 의해 회전되는 회전자 혹은 유압에 의해 회전되는 유압동력발생장치에 있어서, 다수의 실린더 부쉬 삽입공(31)과 체결공(32)의 나란한 축선이 이루어지도록 복수개의 규소강판을 적층하여 이루어진 회전자(30)와; 상기 삽입공(31)속으로 독립된 각각의 실린더 부쉬(40)를 개별적으로 인서트하고, 상기 체결공(32)에는 용융된 알루미늄을 주입하여 규소강판을 일체로 체결한 상기 회전자(30) 제작방법 및 그 회전자에 의해 구현되었다.

Description

전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자 제작방법 및 그 회전자{an integrated power generator having an electric motor with an hydraulic pump}

본 발명은 사판식 유압동력발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 케이싱내에 내설된 모터의 회전자와 유체를 펌핑시키는 실린더 부쉬를 개별적으로 설치하여 제작하여 실린더 부쉬의 가공성을 향상시키고 조립성 및 유지 보수가 간편하며, 아울러 더욱 컴팩트한 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자 제작 방법 및 그 회전자에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 모터 및 이 모터에 의해 구동되는 정유압펌프로 이루어지는 유체압력발생장치는 다음과 같은 구성으로 제공된다. 즉, 상기 정유체펌프(이하, 펌프라 함)와, 이 펌프를 구동하기 위한 전기모터는 서로 별개로 형성된다. 다음, 모터의 구동력이 펌프에 전달될 수 있도록 모터의 출력축이 펌프의 입력축에 커플링을 통해 결합된다(일본 실용신안 공개공보 86-116192).

그러나, 이상과 같이 펌프와 모터를 별개로 구성한 경우, 펌프 및 모터 자체의 운전 소음외에, 출력축과 입력축간의 오정렬로 인해 축 커플링부에서 소음이 발생하여 전체적으로 큰 소음으로 되는 문제가 있었다. 또한, 펌프와 모터를 축방향으로 직결하기 때문에 축방향 길이가 길어지게 되어 전체적으로 유체압력발생장치가 대형화되는 문제가 있다.

따라서, 일본 특허 공보 소71-32900에 개시된 바와 같이, 하나의 케이싱내에 모터와 펌프를 내장시켜 소음의 저감 및 장치의 소형화를 가능케 한 유체압력발생장치가 제안되기도 하였다.

이외에도 대한민국 특허출원 제99-51583호(1999.11.9) "전동모터가 내장된 유압펌프장치"와 일본국 특개평9-88807 "모터 일체형유압동력발생장치" 및 대한민국 특허출원 제94-701132호(우선권일자 1993. 8. 3. 국내출원일자 1994. 4. 6) "유압동력발생장치"가 있다.

상기한 바와 같은 유압동력발생장치의 특징은 케이싱의 내부에 자력에 의해 회전하는 주축에 의해 회전가능하게 지지되는 회전자와, 이 회전자의 둘레를 소정간극으로 이격되게 포위하고 전원에 의해 자력을 발생시켜 회전자를 회전시키고, 회전자의 회전시 함께 회전하는 실린더 블럭과 주축의 일측에 소정의 각도로 경사지게 설치된 가변 혹은 고정식 사판 및 상기 실린더 블럭속에 삽입되어 회전자에 의해 회전하는 피스톤이 사판의 경사면에 의해 왕복운동하여 유체를 펌핑 혹은 펌핑된 유체에 의해 주축을 회전시키는 구성으로 이루어져 있다.

이와 같은 유압동력발생장치는 특징적으로 회전자와 고정자를 구성하고 그 회전자의 내부에 다수의 실린더 부쉬를 구비하는 실린더 블럭을 일체로 형성함으로서 컴팩트한 유압동력발생장치를 제작할 수 있다.

이와 같이 유압동력발생장치는 컴팩트하게 제작되어져 소형화되고 있으나 종래에는 하나의 실린더 블럭내에 다수의 실린더 부쉬들을 형성하고 그 중앙에 회전가능하게 지지하는 주축을 설치한 뒤 이를 회전자를 구성하는 규소강판의 중앙부를 천공하여 그 천공부에 견고히 체결하는 방법으로 제작하였다. 이처럼 규소강판의 중앙부를 천공함으로 소재의 소모가 많고 다수개의 실린더 부쉬를 하나의 실린더 블럭내에 모두 가공함으로 정밀한 가공에 제약이 따르고 가공불량인 경우 그 전체를 교체해야 하는 즉, 어느 하나의 실린더 부쉬의 손상시 고가인 실린더블럭 전체를 교체해야하는 문제점이 있었다.

그리고, 회전자에 실린더 블럭을 조립하는데 있어 조립작업이 어려울 뿐만 아니라 조립작업 시간이 길고 불량품이 많이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 유압동력발생장치를 제작함에 있어, 유압동력발생장치를 구성하는 구성요소 즉, 하우징과, 전원이 인가되면 상기 하우징의 내면에 권선된 코일에서 자력이 발생되는 고정자와, 하우징내에 장착된 사판(고정식이든 가변식이든 무방함)과, 사판에 슬라이드가능게 결합되는 피스톤 슈우와 회전가능하게 조립되는 회전자로 분리하여 제작되도록하여, 조립성의 간소화 및 유지보수가 용이하고 저렴하며 실린더 부쉬의 보링을 간편하게 할 수 있으며 보다 컴팩트한 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자 제작 방법 및 그 회전자를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자 제작 방법으로서는 하우징내에 회전가능하게 결합되는 주축을 구비하고, 복수개의 실린더 부쉬를 일체로 구성하는 실린더블럭이 내설된 회전자와, 상기 회전자를 커버하되 일정 간극 이격되어 전원에 의해 자력을 발생시키는 고정자를 구비하는 하우징과, 상기 실린더 보어속으로 삽입되는 피스톤 및 피스톤 슈우와, 상기 회전자가 회전될 때 함께 회전되는 피스톤 슈우가 하우징내에 고정되어 소정의 경사면을 갖는 사판의 표면을 따라 이동하면서 피스톤을 왕복운동시키는 유압동력발생장치를 제작함에 있어서,

다수의 실린더 부쉬 삽입공과 체결공을 갖는 규소강판으로 다수 적층하였을 때 상기 삽입공과 체결공의 축선이 나란하게 되도록 금형속에 넣어 가압 고정시킨 뒤 상기 체결공속으로 용융된 알루미늄을 주입하여 체결고정시키고, 상기 복수의 삽입공속으로 각각 실린더부쉬를 삽입고정시켜 회전자를 제작하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 목적에 따른 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자를 달성하기 위한 수단으로서는 하우징내에 회전가능하게 결합되는 주축을 구비하고, 복수개의 실린더부쉬를 일체로 구비하는 실린더블럭이 내설된 회전자와 상기 회전자를 커버하되 일정 간극으로 이격되어 전원에 의해 자력을 발생시키는 고정자를 구비하는 하우징과, 피스톤 슈우에 회전가능하게 결합되고 상기 실린더부쉬속으로 삽입되는 피스톤과, 상기 회전자가 회전되었을 때 함께 회전되는 상기 피스톤이 왕복운동할 수 있도록 소정의 경사면을 지니는 사판을 따라 피스톤 슈우를 슬라이드되면서 회전하는 유압동력발생장치에 있어서,

다수의 실린더 부쉬 삽입공 및 체결공이 중첩되었을 때 그 축선이 동일하게 이루어지는 다수의 규소강판으로 적층된 회전자와;

상기 삽입공속에는 독립된 각각의 실린더 부쉬를 인서트하고, 상기 체결공에는 용융된 알루미늄을 주입하여 상기 회전자를 체결한 구성을 통해 달성되어질 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 유압동력발생장치의 회전자는 유압동력발생장치를 구성하는 구성요소 즉, 하우징과, 전원이 인가되면 상기 하우징의 내면에 권선된 코일에서 자력이 발생되는 고정자와, 하우징내에 장착된 사판과, 사판에 슬라이드가능게 결합되는 피스톤 슈우 및 피스톤과 회전가능하게 조립되는 회전자로 분리하여 제작되어짐으로서 조립공정이 간소화되며 회전자에 실린더 부쉬를 인서트함으로서 실린더 보어의 내면 마모시 개별적으로 교환이 가능하여 전체적으로 교환할 필요가 없어 유지보수가 용이한 잇점을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자 제작 방법 및 회전자에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2은 본 발명에 따른 유압동력발생장치를 예시적으로 도시한 단면도로서, 도면에서 참조번호 10a,10b은 하우징이고, 11은 하우징의 내면에 코일로 권선되어 전원이 인가되면 자기장이 형성되는 고정자이며, 20은 소정의 경사각을 갖는 사판이며, 22은 상기 사판(20)에 슬라이드되도록 일측에 형성된 피스톤 슈우이고, 23은 상기 피스톤 슈우와 회동가능하게 결합된 피스톤(23)이며, 30은 회전자이다.

상기한 하우징(10a,10b)은 크게 2부분으로 구성되어 있는데, 양측의 하우징(10a,10b)은 상기한 회전자(30)의 주축(33)을 회전가능하게 지지하고, 그 내면에 코일이 권선되어 전원의 인가되면 자력이 발생되고 그 자력에 의해 회전자(30)를 회전시키게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 유압동력발생장치의 회전자를 발췌하여 도시한 분해사시도로서, 상기한 회전자(30)는 규소강판을 수겹으로 겹쳐 제작되는데 각각의 규소강판들을 서로 중첩시켰을 때 실린더 부쉬 삽입공(31)의 축선이 직선으로 형성되어지게 되고 그 주변에 다수의 체결공(32)이 마련되어 있다. 그리고 그 내면의 중앙에는 회전자(30)를 하우징에 회전가능하게 지지하는 주축(33)이 설치되어진다.

상기한 체결공(32)과 삽입공(31)은 규소강판을 프레스 성형하는 과정에 각각 형성되어진 것으로, 실린더 부쉬 삽입공(31)에는 황동소재로 제작된 실린더 부쉬(40)가 인서트되어진다. 물론 실린더 부쉬(40)속에는 상기한 피스톤(23)이 삽입되어지게 되고 그 작동에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.

체결공(32)에는 용융된 알루미늄을 주입하여 응고시켜 결속시키게 되는데, 도면에는 도시되지 않았으나 다수의 규소강판에 형성된 실린더 부쉬 삽입공(31)속에 삽입되는 가이드를 구비하는 상하부 금형속에 넣은 뒤 금형내부로 용융된 알루미늄합금을 주입하여 응고시키는 방법으로 이루어진다.

이때 상하부의 금형속으로 규소강판이 삽입되어지면 상하부 금형에 의해 가압되어져 포개진 회전자(30)의 규소강판이 압착된 상태로 용융된 알루미늄을 부어 응고시키고 이를 금형으로부터 탈형시키면 복수개의 규소강판이 하나의 블럭으로 체결되어진 회전자(30)가 제작되어진다.

이와 같이 제작된 회전자(30)를 하우징에 조립하는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 하우징을 중앙부의 축공(12)에 회전자(30)(실린더부쉬(40)가 삽입공(31)속에 끼워진 상태임)의 주축(33)의 단부를 삽입하여 회전가능하게 고정시킨다. 이와 같이 하우징속에 설치된 회전자(30)는 고정자(11)와 미세한 간극을 유지한 상태로 조립되어진다.

이 회전자(30)의 실린더 부쉬(40)속으로 피스톤(23)을 삽입한 뒤 회전자(30)의 자유단측 주축(33)위로 사판(20)이 결합된 하우징(10a)을 커버하도록 씌운다. 이와 같이 두 하우징(10a,10b)을 체결너트로 조립한다.

아울러, 도면에는 도시되지 않았으나 회전자(30)가 회전하면 실린더 부쉬(40)가 함께 회전하게 되는데 이때 피스톤 슈우(22)가 사판(20)에 접해진 상태로 회전하면서 사판(20)의 경사각에 상응하는 이동 스트로크가 발생되어지며, 피스톤슈우는 사판의 각도에 따라 대응하면서 슬라이드됨으로 피스톤이 실린더 부쉬(40)속에서 왕복운동을 하게 되는 것이다.

피스톤(23)이 왕복운동을 하게 되면 하우징의 외부에 방사방향으로 일정한 간격으로 관통형성된 유체 유입구(도시되지 않았음)와 배출구(도시되지 않았음)가 회전하는 실린더 부쉬(40)와 연결되면서 유체가 유입되거나 배출시키는 작용을 개시하게 된다.

이러한 동작은 회전자(30)의 회전에 의해서 이루어지지만 반대로 유체를 강하게 유체 유입구로 투입하면 피스톤(23)이 후퇴하면서 사판(20)의 경사면을 따라 회전하면서 왕복운동을 하게 되어 회전자를 강제로 회전시키게 된다. 이러한 동작에 의해 유체동력발생장치는 전력을 발생시키는 발전용 모터와 같은 작용을 하게 되고 반대로 회전자(30)에 전원이 인가되어 피스톤(23)을 왕복운동시키는 경우에는 유체를 펌핑시키는 유압펌프와 같은 작용을 하게 된다.

종래에는 하나의 실린더 블럭내에 다수의 실린더 보어들을 모두 마련하고 회전자의 주축을 실린더 블럭의 중앙에 설치함으로서 실린더블럭이 삽입되는 규소강판의 중앙부를 천공해야 함으로 규소강판의 소모가 많고 실린더 부쉬의 정밀한 가공이 어렵고 불량품인 경우 그 전체를 폐기시켜야 하는 비경제적인 문제가 있었고 어느 하나의 실린더 부쉬의 손상시에도 고가인 실린더블럭 전체를 교체해야하는 문제가 있었으나 본 발명에서는 실린더 부쉬의 가공시 개별적으로 가공함으로 더욱 정밀한 가공이 가능하게 되었으며 설사 가공도중 불량품이 발생되더라도 그 자체만 폐기하면 그만이므로 종래와 같이 실린더 블럭 전체를 폐기시키는 것과 같은 불필요한 낭비를 줄일 수 있었으며, 만일 실린더 부쉬의 마모로 인하여 보링이 요구되는 경우 해당 실린더 부쉬만을 교체하면 되기 때문에 그 유지 보수가 매우 경제적이고 손쉬워졌다. 그리고, 유압동력발생장치를 조립하는데 있어 각 구성요소별로 조립체화 할 수 있어 조립특성이 매우 간소화되었으며 조립작업시간도 매우 신속하면서도 불량품의 발생을 현저히 줄일 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유압동력발생장치는 유압동력발생장치를 구성하는 구성요소 즉, 하우징과, 전원이 인가되면 상기 하우징의 내면에 권선된 코일에서 자력이 발생되는 고정자와, 하우징내에 장착된 사판(고정식이든 가변식이든 무방함)과, 사판에 슬라이드가능게 결합되는 피스톤 슈우와 회전가능하게 조립되는 회전자로 분리하여 제작되어짐으로서 조립공정이 간소화되며, 회전자에 실린더를 삽입함으로서 실린더 마모시 개별적으로 교환이 가능하여 전체적으로 교환할 필요가 없어 유지보수가 용이한 잇점을 제공한다.

도 1은 종래의 유압동력 발생장치의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 유압동력 발생장치의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 유압동력발생장치의 회전자를 구성하는 규소강판의 제작과정을 보여주는 분해사시도,

도 4는 본 발명에 따른 회전자와 고정자의 결합상태의 좌측면도,

도 5는 본 발명에 따른 회전자와 고정자의 결합상태의 단면도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10a,10b:하우징 11:고정자

20:사판 22:피스톤 슈우

23:피스톤 30:회전자

31:삽입공 32:체결공

33:주축 40:실린더 부쉬

Claims (2)

1. 양측 하우징(10a,10b)내에 회전가능하게 결합되는 주축(33)을 구비하고, 복수개의 실린더보어로 일체로 구성하는 실린더블럭(40a)이 내설된 회전자(30)와, 상기 회전자(30)를 커버하되 일정 간극으로 이격되어 전원에 의해 자력을 발생시키는 고정자(11)를 구비하는 일측 하우징(10b)과, 상기 실린더 보어속으로 삽입되는 피스톤(23)과 상기 피스톤(23)과 회동가능하게 결합된 피스톤 슈우(22)와, 상기 회전자(30)가 회전될 때 함께 회전되는 피스톤 슈우(22)가 하우징내에 고정되어 소정의 경사면을 갖는 사판(20)의 표면을 따라 이동하면서 피스톤을 왕복운동시키는 유압동력발생장치를 제작함에 있어서,

   다수의 실린더 부쉬 삽입공(31) 및 체결공(32)이 마련된 규소강판으로 복수개로 적층하였을 때 상기 삽입공(31)과 체결공(32)이 그 중심선에 대하여 축선이 나란하게 금형속에 넣어 가압 고정시킨 뒤 상기 체결공(32)속으로 용융된 알루미늄을 주입하여 체결고정시키고, 상기 복수의 삽입공(31)속으로 각각 실린더부쉬(40)를 삽입고정시켜 회전자(30)를 제작하는 것을 특징으로 하는 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자 제작 방법.
2. 양측 하우징(10a,10b)내에 회전가능하게 결합되는 주축(33)을 구비하고, 복수개의 실린더부쉬(40)를 일체로 구비하는 실린더블럭(40a)이 내설된 회전자(30)와, 상기 회전자(30)를 커버하되 일정 간극으로 이격되어 전원에 의해 자력을 발생시키는 고정자(11)를 구비하는 일측 하우징(10b)과, 상기 실린더부쉬(40)속으로 삽입되는 피스톤(23)과, 상기 피스톤과 회동가능하게 결합된 피스톤 슈우(22)와, 상기 회전자(30)가 회전되었을 때 함께 회전되는 상기 피스톤이 왕복운동할 수 있도록 소정의 경사면을 지니는 사판(20)을 따라 피스톤 슈우(22)가 슬라이드되면서 회전하는 유압동력발생장치에 있어서,

   다수의 실린더 부쉬 삽입공(31)과 체결공(32)의 축선이 동일하게 이루어지도록 다수회 적층되고, 상기 삽입공(31)속으로 독립된 각각의 실린더 부쉬(40)를 개별적으로 인서트되어지며, 상기 체결공(32)에는 용융된 알루미늄을 주입하여 규소강판을 일체로 체결한 상기 회전자(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기 일체형 유압동력발생장치의 회전자.