KR100710641B1 - 밸런스 웨이트 및 이러한 밸런스 웨이트 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸런스 웨이트 및 이러한 밸런스 웨이트 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 상대적으로 비중이 높은 물질로 제1균형부재를 성형하는 단계와; 상기 제1균형부재를 밴딩하는 단계와; 상기 밴딩된 제1균형부재의 외주면에 금형의 고정돌기가 끼움 결합하는 단계와; 상기 금형에 상대적으로 비중이 낮은 물질이 다이캐스팅 되어 고정돌기와 접촉되는 부분을 제외한 제1균형부재의 외주면을 덮으면서 모터의 회전자에 결합되기 위해 원호 형상을 갖는 제2균형부재를 성형하는 단계를 통해 밸런스 웨이트를 제조함으로써, 제1균형부재를 고정시키기 위한 별도의 홀 성형 작업이 필요 없어질 뿐만 아니라 제1균형부재의 고정력이 향상되어 작업성이 향상된다.

모터, 회전자, 밸런스 웨이트, 금형, 고정돌기, 다이캐스팅

Description

밸런스 웨이트 및 이러한 밸런스 웨이트 제조 방법{BALANCE WEIGHT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 종래 압축기용 모터의 회전자 일부를 나타내는 사시도.

도 2는 종래 황동과 아연으로 성형된 밸런스 웨이트를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 금형에 제1균형부재가 고정되는 상태를 나타내는 도면.

도 4는 도 3의 A-A 단면도.

도 5는 본 발명에 따라 제작된 밸런스 웨이트를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 밸런스 웨이트 제조 단계를 나타내는 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

30 : 밸런스 웨이트 31 : 제1균형부재

32 : 제2균형부재 33 : 돌기구멍

40 : 금형 41 : 고정돌기

본 발명은 비중이 상대적으로 높은 제1균형부재의 외주면에 비중이 상대적으로 낮은 제2균형부재가 다이캐스팅 공법에 의해 성형되어 덮어 원호 형상의 밸런스 웨이트가 생성되되, 상기 제1균형부재의 외주면에는 금형에서 돌출된 고정돌기가 제1균형부재에 밀착 고정됨으로써, 작업성이 향상되는 것을 특징으로 하는 밸런스 웨이트 및 이러한 밸런스 웨이트 제조 방법에 관한 것이다.

전동기(모터)는 일반적으로 회전자와 고정자로 구성되어 있는데, 직류전동기는 고정자에 일정한 전류가 가해져 발생하는 자장 또는 영구자석에 의해서 발생하는 자장내에서 회전자의 코일이 받는 힘에 의해서 회전하게 된다.

이때 정류자를 이용하여 회전자가 회전하더라도 코일에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어 주어 항상 일정한 방향으로 회전력이 발생하도록 해준다.

이러한 직류전동기의 회전력은 전류에 비례하고 회전속도는 전압에 비례하는 특징이 있다.

한편, 일반적인 압축기는 구동력을 발생시키는 전동기구부와 그 전동기구부에서 발생되는 구동력을 전달받아 유체를 실제로 흡입 압축하는 압축기구부로 이루어져 있다.

이러한 전동기구부의 구동력을 압축기구부로 전달하는 부재를 통상 구동축(crank shaft)이라고 하고, 이 구동축은 전동기구부의 회전자에 일체로 결합되어 압축기구부의 피스톤부재에 편심져 연결되어 있다.

따라서, 압축기의 구동시 편심 결합에 의한 원심력이 발생하게 되고, 이 원심력에 의한 축변형을 미리 상쇄시키고자 하는 것이 회전자의 상하단에 각각 결합되는 밸런스 웨이트(balance weight)이다.

도 1은 종래 압축기용 모터의 회전자 일부를 나타내는 사시도인데, 회전자(12)의 내부에 구동축(13)이 형성되고, 밸런스 웨이트(11)는 회전자(12)의 종축을 기준으로 그 어느 한 쪽의 상단 및 그 반대쪽의 하단에 각각 위치하게 된다.

이때, 상기 밸런스 웨이트(11)는 원통 형상의 회전자(12) 상하단에 각각 안착되기 위해 원호 형상을 가지는 플랜지부(11a)와, 상기 플랜지부(11a)의 중앙측에 역시 원호형으로 돌출 형성되는 리브부(11b)로 이루어진다.

그리고, 상기 플랜지부(11a)의 양단에는 밸런스 웨이트(11)를 회전자(12)에 고정시키기 위한 코킹부(11c)가 형성된다.

상기 밸런스 웨이트(11)는 압축기의 용량에 따라 필요한 저항 모멘트가 결정되는데, 압축기의 용량에 따른 편심부의 원심력이 함께 결정되므로, 이러한 원심력을 상쇄시킬 수 있을 만큼의 저항 모멘트를 밸런스 웨이트가 가져야 한다.

한편, 밸런스 웨이트는 중량 개선을 위해 아연을 이용한 다이캐스팅 또는 황동으로 주조를 하여 성형하게 되는데, 황동 보다 아연의 재료비가 저렴하여 아연을 주재료로 하여 밸런스 웨이트를 성형하는 경우가 많다.

하지만, 황동보다 아연의 비중이 적기 때문에, 아연을 주재료로 하는 밸런스 웨이트는 균형 유지를 위해 상대적으로 높이가 높아지게 되는데, 압축기 내부의 공간에 의해 밸런스 웨이트 자체의 높이에 제약이 많이 가해진다.

따라서, 황동의 외주면에 가격이 저렴한 아연을 다이캐스팅하여 밸런스 웨이트를 성형함으로써, 밸런스 웨이트는 재료비가 절감되면서 압축기 내부공간에 맞는 높이를 가지되 충분한 중량을 가질 수 있게 된다.

도 2는 종래 황동과 아연으로 성형된 밸런스 웨이트를 나타내는 도면인데, 황동과 아연으로 이루어진 밸런스 웨이트를 형성하기 위해, 종래에는 황동으로 성형된 직사각형 형상의 황동부재(21)의 상단면에 고정을 위한 고정홀(22)을 형성하고, 이러한 황동부재(21)가 원호 형상을 갖도록 밴딩 처리를 한다.

그런 다음, 밴딩처리된 황동부재(21)를 금형에 넣고 아연으로 다이캐스팅 하여 황동부재(21)를 감싸는 아연부재(25)를 형성한다.

이때, 상기 고정홀(22)은 금형 작업시 금형 일부가 삽입되어 황동부재(21)의 유동을 방지하게 된다.

그러나, 금형에 황동부재를 삽입하여 금형에서 돌출된 부분이 상기 황동부재의 고정홀과 정확하게 일치하도록 하기가 어렵고, 금형이 고정홀을 통해 황동부재를 고정하는 힘이 약하기 때문에 금형 작업중에 황동부재의 유동이 발생하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 금형에 돌출된 다수의 고정돌기가 황동부재의 외주면에 밀착되어 고정됨으로써, 금형 작업이 편리해지고 황동부재의 유동이 억제되도록 함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터의 회전자 곡률에 맞도록 밴딩 처리되는 제1균형부재와; 상기 제1균형부재의 외주면을 덮으면서 모터의 회전자에 결합하기 위해 원호 형상을 갖도록 성형되는 제2균형부재로 이루어지며, 상기 제1균형부재는 제1금형에 형성되는 하나 이상의 고정돌기와 외주면이 접촉되어 제1금형에 고정되고; 상기 제2균형부재는 제1금형과 제2금형에 주입되어 다이캐스팅 공법으로 성형되는 것을 특징으로 하는 밸런스 웨이트를 제공한다.

또한, 본 발명은 제1균형부재를 성형하는 단계와; 상기 제1균형부재를 밴딩하는 단계와; 상기 밴딩된 제1균형부재의 외주면에 제1금형의 고정돌기가 끼움 결합하는 단계와; 상기 제1금형과 제2금형에 의해 다이캐스팅 되어 제1균형부재의 외주면을 덮으면서 모터의 회전자에 결합되기 위해 원호 형상을 갖는 제2균형부재를 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸런스 웨이트 제조 방법을 제공한다.

상기한 밸런스 웨이트 및 이러한 밸런스 웨이트 제조 방법은 비중이 큰 물질로 성형된 제1균형부재의 외주면에 제1금형에서 돌출 형성된 고정돌기가 밀착 고정됨으로써, 제1균형부재를 고정시키기 위한 별도의 홀 성형 작업이 필요 없어질 뿐만 아니라 제1균형부재의 고정력이 향상되어 작업성이 향상된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시된 것이며, 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 또는 명칭을 사용한다.

도 3은 본 발명에 따른 금형에 제1균형부재가 고정되는 상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 A-A 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따라 제작된 밸런스 웨이트를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 밸런스 웨이트 제조 단계를 나타내는 흐름도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명은 모터의 회전자에 부착되어 균형을 맞춰주는 밸런스 웨이트(30)에 관한 것인바, 이러한 밸런스 웨이트(30)는 크게 미도시한 회전자에 부착되는 제2균형부재(32) 및 상기 제2균형부재 내부에 형성되는 제1균형부재(31)로 이루어진다.

상기 제1균형부재(31)는 황동 등과 같이 상대적으로 비중이 높은 재질을 사용하되, 최초 성형시 직사각형 형상을 가지게 되며, 밴딩 처리를 통해 회전자의 곡률과 동일하게 성형한다.

한편, 금형(40)을 통해 제2균형부재(32)가 다이캐스팅 되는데, 제1금형(40a)에는 상기 제1균형부재(31)의 외주면에 접촉되어 고정시키기 위한 고정돌기(41)가 하나 이상 형성된다.

이때, 상기 고정돌기(41)는 밴딩 처리된 제1균형부재(31)를 안정적으로 고정시키기 위해 3개 이상 형성되어 제1균형부재(31)의 각 면상에 밀착 고정되도록 한다.

상기 제2균형부재(32)는 제1,제2금형(40a,40b) 내부로 주입되어 형성되는데, 제1균형부재(31)에 비해 상대적으로 비중이 낮은 물질인 아연 등과 같은 재질을 사 용하며, 다이캐스팅 성형 후 미도시한 회전자의 상하단과 안착되기 위해 원호 형상을 갖게 된다.

이때, 상기 제2균형부재(32)는 제1금형(40a)의 고정돌기(41) 부분을 제외한 제1균형부재(31)의 외주면을 감싸게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 밸런스 웨이트(30)는 도 5와 같이, 제2균형부재(32)가 원호 형상으로 이루어지고, 상기 제2균형부재(32)의 중앙 부분에는 제2균형부재(32)가 제1균형부재(31)를 덮는 부분이 돌출 형성된다.

이때, 상기 돌출된 부분에는 금형(40)의 고정돌기(41)에 해당하는 돌기구멍(33)이 형성된다.

상기한 밸런스 웨이트(30)를 제조하기 위한 방법은 다음과 같다.

먼저, 상대적으로 비중이 높은 황동과 같은 재질을 직사각형 형태로 성형하여 제1균형부재(31)를 제조한다(s10).

상기와 같이 성형된 제1균형부재(31)는 밴딩 작업을 통해 원호 형상을 갖도록 한다(s20).

밴딩 작업에 의해 구부려진 제1균형부재(31)는 제1금형(40a)에 장착되는데, 상기 제1금형(40a)에 돌출된 하나 이상의 고정돌기(41)가 제1균형부재(31)의 외주면에 밀착 고정된다(s30).

그리고, 상기 제1,제2금형(40a,40b)에 주입되어 성형되는 제2균형부재(32)는 상대적으로 비중이 낮은 아연과 같은 재질을 사용하고, 상기 제2균형부재(32)는 미도시한 모터의 회전자에 결합하기 위해 원호 형상을 가지도록 성형된다(s40).

이때, 상기 제2균형부재(32)는 다이캐스팅 공법을 통해 성형되며, 제1균형부재(31)의 외주면에는 제2균형부재(32)가 덮여지되, 상기 고정돌기(41)에 해당하는 영역에는 제2균형부재(32)가 주입되지 않아 돌기구멍(33)이 형성된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 밸런스 웨이트는 황동 재질의 제1균형부재에 직접 홀을 형성하는 작업 없이, 금형의 고정돌기가 제1균형부재의 외주면에 밀착되어 고정됨으로써, 제1균형부재의 고정이 용이하여 작업성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 상기 고정돌기가 제1균형부재를 안정적으로 고정시켜 줌으로써, 제2균형부재가 금형에 주입되어 원활하게 이동하여, 제2균형부재의 성형 불량을 줄여주는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 모터의 회전자 곡률에 맞도록 밴딩 처리되는 제1균형부재와;

   상기 제1균형부재의 외주면을 덮으면서 모터의 회전자에 결합하기 위해 원호 형상을 갖도록 성형되는 제2균형부재로 이루어지며,

   상기 제1균형부재는 제1금형에 형성되는 하나 이상의 고정돌기와 외주면이 접촉되어 제1금형에 고정되고;

   상기 제2균형부재는 제1금형과 제2금형에 주입되어 다이캐스팅 공법으로 성형되는 것을 특징으로 하는 밸런스 웨이트.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1균형부재는 황동 재질이고, 제2균형부재는 아연 재질인 것을 특징으로 하는 밸런스 웨이트.
3. 제1균형부재를 성형하는 단계와;

   상기 제1균형부재를 밴딩하는 단계와;

   상기 밴딩된 제1균형부재의 외주면에 제1금형의 고정돌기가 끼움 결합하는 단계와;

   상기 제1금형과 제2금형에 의해 다이캐스팅 되어 제1균형부재의 외주면을 덮 으면서 모터의 회전자에 결합되기 위해 원호 형상을 갖는 제2균형부재를 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸런스 웨이트 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제1균형부재는 황동 재질이고, 제2균형부재는 아연 재질인 것을 특징으로 하는 밸런스 웨이트 제조 방법.

Images