KR101001340B1 - 알루미늄 회전자 원심주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 회전자 원심주조방법에 관한 것으로서, 종래 주물성이 우수한 동으로 제조되어지는 회전자를 전기적 특성이 우수하고 상대적으로 가격이 저렴한 알루미늄으로 제조하기 위하여 개발된 것으로;

원판형의 하금형을 바닥면에 놓고 평행도를 점검하고, 그 중앙에 육각기둥형태를 가지고 일 측면에는 수직방향으로 절개된 키삽입홈이 형성되는 삽입되는 더미샤프트를 올려놓고, 키를 삽입하는 금형세팅과정과;

원판 형상을 가지고 그 중앙에는 상기 더미샤프트가 삽입되는 샤프트홀이 형성되되 상기 키가 삽입되는 키홈이 추가로 형성되며, 상기 샤프트홀의 주위로 일정간격으로 관통된 다수의 통풍구가 형성되고, 상기 통풍구의 외측 에서 외주면에 인접한 곳까지 길게 연장되는 다수의 회전자바 설치홀이 형성되는 코어를 수평방향의 원통 형상을 가지고 상부에는 길게 상기 키가 돌출된 형상을 가진 돌출부가 형성된 코어 정리대에 상기 키홈에 맞춰 다수 정렬하는 코어 정렬과정과;

정렬된 코어를 수 개 씩 상기 더미샤프트에 끼워 조립하되 100mm 두께를 단위로 상기 회전자바 설치홀을 일치하여 정렬하도록 하고 망치로 코어 상호 간의 간격을 밀착시키는 코어 조립과정과;

상단에 올려진 코어의 통풍구를 석면으로 막고, 코어의 상단 중앙에 중심링 금형을 정확히 위치하고, 상금형을 올린 후 상기 상금형과 하금형 사이를 긴 막대 형상의 볼트봉 및 너트를 사용하여 고정하는 상금형 조립과정과;

금형을 원심주조기 회전판에 고정시키고, 알루미늄 용융액 투입 전에 금형을 가열한 후 상기 볼트봉의 너트를 조여주고, 원심주조를 하는 원심주조과정과;

금형을 분리하고, 알루미늄 용융액의 투입 경로가 굳은 비스켓을 제거하고 중심에 샤프트를 조립하고 정삭가공하는 마감과정의 일련의 과정이 연속적으로 이루어짐을 특징으로 하는 알루미늄 회전자 원심주조방법에 관한 것이다.

회전자, 알루미늄

Description

알루미늄 회전자 원심주조방법{The centrifugal casting method for a rotor construction}

본 발명은 알루미늄 회전자 원심주조방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 종래 동으로 주로 제조되었던 회전자를 전기적 특성이 우수하고 가격이 저렴한 알루미늄으로 제조하도록 하되 가공에 따른 장비의 조건이 까다로운 다이캐스팅을 하지 않고 원심주조에 의하여 제조하기 위하여 개발된 알루미늄 회전자 원심주조방법에 관한 것이다.

모터 또는 유도전동기를 주요 구성은 중앙의 회전하는 회전자와 상기 회전자의 주위에 형성되는 고정자로 이루어진다.

이때 회전자는 중앙에는 샤프트가 삽입 장착될 수 있도록 홀이 형성되어 있는 다수의 얇은 규소강판으로 이루어진 코어가 적층되고, 상기 적층된 코어를 관통하는 다수의 회전자바가 일정 원호상으로 다수 형성되고, 상기 적층된 코어의 양단에는 상기 회전자바와 코어를 연결하여 하나의 회로를 구성하도록 하는 엔드링으로 구성된다.

이때 종래에는 이러한 회전자바와 엔드링을 동으로 제조하였으나 동은 가격 이 매우 고가인 재료이며 전기적인 특성은 크게 우수하지 않은 단점을 가지고 있었다.

때문에 상기 회전자바와 엔드링을 알루미늄으로 제조하는 방법이 연구되어 사용되고 있다.

하지만 상기 회전자바를 형성하는 과정은 상기 회전자바의 형상으로 알루미늄을 다이캐스팅하고 이를 회전자바가 삽입되도록 형성되는 회전자바 삽입홈에 강제로 끼워넣음으로 회전자바를 다수 형성하고 그 위에 엔드링을 형성하는 공정으로 이루어져 작업이 복잡하며 제조된 엔드링 부분이 특히 견고하지 않아 고속회전에서 파손되는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 회전자를 동이 아닌 알루미늄으로 제조할 수 있는 제조방법을 개발하는 것이다.

또한, 알루미늄을 원심주조에 의하여 회전자바와 엔드링을 일체로 형성하는 제조방법을 개발하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원판형의 하금형을 바닥면에 놓고 평행도를 점검하고, 그 중앙에 육각기둥형태를 가지고 일 측면에는 수직방향으로 절개된 키삽입홈이 형성되는 삽입되는 더미샤프트를 올려놓고, 키를 삽입하는 금형세팅과정과;

원판 형상을 가지고 그 중앙에는 상기 더미샤프트가 삽입되는 샤프트홀이 형성되되 상기 키가 삽입되는 키홈이 추가로 형성되며, 상기 샤프트홀의 주위로 일정간격으로 관통된 다수의 통풍구가 형성되고, 상기 통풍구의 외측 에서 외주면에 인접한 곳까지 길게 연장되는 다수의 회전자바 설치홀이 형성되는 코어를 수평방향의 원통 형상을 가지고 상부에는 길게 상기 키가 돌출된 형상을 가진 돌출부가 형성된 코어 정리대에 상기 키홈에 맞춰 다수 정렬하는 코어 정렬과정과;

정렬된 코어를 수 개 씩 상기 더미샤프트에 끼워 조립하되 100mm 두께를 단위로 상기 회전자바 설치홀을 일치하여 정렬하도록 하고 망치로 코어 상호 간의 간격을 밀착시키는 코어 조립과정과;

상단에 올려진 코어의 통풍구를 석면으로 막고, 코어의 상단 중앙에 중심링 금형을 정확히 위치하고, 상금형을 올린 후 상기 상금형과 하금형 사이를 긴 막대 형상의 볼트봉 및 너트를 사용하여 고정하는 상금형 조립과정과;

금형을 원심주조기 회전판에 고정시키고, 알루미늄 용융액 투입 전에 금형을 가열한 후 상기 볼트봉의 너트를 조여주고, 원심주조를 하는 원심주조과정과;

금형을 분리하고, 알루미늄 용융액의 투입 경로가 굳은 비스켓을 제거하고 중심에 샤프트를 조립하고 정삭가공하는 마감과정의 일련의 과정이 연속적으로 이루어짐을 특징으로 한다.

아울러, 상기 금형은 주조 완료 후 가공을 위한 가공여유가 5mm 이상 되도록 형성됨을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 알루미늄으로 회전자의 회전자바 및 엔드링을 제조하여 종래 동보다 전기적 특성이 우수하여 고출력의 모터의 제조가 가능하고 반면에 가격이 저렴하여 제조원가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 원심주조에 의하여 상기 회전자바와 엔드링을 일체로 제조하여 고속의 회전에도 상기 엔드링이 파손되는 것을 최소화하여 내구성이 증가하는 효과가 있다.

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하금형 및 더미샤프트를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코어 정리대를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코어의 장착을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도로서, 원판형의 하금형(1)을 바닥면에 놓고 평행도를 점검하여 지면과 수평을 이루도록 하고, 그 중앙에 육각기둥형태를 가지고 일 측면에는 수직방향으로 절개된 키삽입홈(21)이 형성되는 삽입되는 더미샤프트(2)를 수직으로 입설하고, 상기 키삽입홈(21)에 키(22)를 삽입하는 금형세팅과정을 거친다.

상기 금형세팅과정에서 사용되는 금형은 제품의 최종적인 가공을 위하여 금형은 실제 제품의 치수보다 5mm의 가공여유를 두고 크게 제조된다.

또한 상기 키(22)는 상기 더미샤프트(2)의 높이와 일치되어야한다.

그 다음 원판 형상을 가지고 그 중앙에는 상기 더미샤프트(2)가 삽입되는 샤프트홀(31)이 형성되되 상기 키(22)가 삽입되는 키홈(32)이 추가로 형성되며, 상기 샤프트홀(31)의 주위로 일정간격으로 관통된 다수의 통풍구(33)가 형성되고, 상기 통풍구(33)의 외측에서 외주면에 인접한 곳까지 길게 연장되는 다수의 회전자바 설치홀(34)이 형성되는 코어(3)를 수평방향의 원통 형상을 가지고 상부에는 길게 상기 키(22)가 돌출된 형상을 가진 돌출부(41)가 형성된 코어 정리대(4)에 상기 키홈(32)에 맞춰 다수 정렬하는 코어 정렬과정과;

정렬된 코어(3)를 수 개 씩 상기 더미샤프트(2)에 끼워 조립하되 100mm 두께를 단위로 상기 회전자바 설치홀(34)을 일치하여 정렬하도록 하고 망치로 코어(3) 상호 간의 간격을 밀착시키는 코어 조립과정을 거친다.

상기 과정에서는 얇은 규소강판으로 이루어지는 코어(3) 또는 회전자 철심은 수많은 강판이 적층되어진 형태를 이루고 있기에 이를 용이하게 끼워넣기 위하여 상기와 같은 코어 정리대(4)에서 수개 또는 수십 개를 정리하여 끼워넣은 것이 바람직하다.

또한 상기 회전자바 설치홀(34)에 일치시키는 작업은 다소 어긋나는 경우를 방지하기 위하여 별도의 공구를 삽입시켜 정렬되도록 하면 더욱 간편하게 작업이 이루어진다.

또한 원심주조의 과정에서 상기 코어(3)의 사이에 용융된 알루미늄이 스며드는 것을 최소화하기 위하여 납 망치 등으로 두드려 코어(3)의 틈새를 압축하도록 함이 바람직하다.

이후에는 상단에 올려진 코어(3)의 통풍구(33)를 석면으로 막고, 코어(3)의 상단 중앙에 중심링 금형(5)을 정확히 위치하고, 상금형(6)을 올린 후 상기 상금형(6)과 하금형(1) 사이를 긴 막대 형상의 볼트봉(11) 및 너트(12)를 사용하여 고정하는 상금형 조립과정과;

금형을 원심주조기 회전판에 고정시키고, 알루미늄 용융액 투입 전에 금형을 가열한 후 상기 볼트봉(11)의 너트(12)를 조여주고, 원심주조를 하는 원심주조과정 과;

금형을 분리하고, 알루미늄 용융액의 투입 경로가 굳은 비스켓을 제거하고 중심에 샤프트를 조립하고 정삭가공하는 마감과정의 일련의 과정이 연속적으로 이루어짐으로 가공이 마무리되는 것이다.

이때 본 발명에서 본원인은 금형을 가열하기 위하여 금형을 원심주조기의 회전판에 고정시키고 가스토치를 이용하여 400℃의 환경에서 약 1시간 가열하였다.

또한 알루미늄을 용융시키는 과정에서는 로에서 730℃로 한시간 용융시키도록 하되 제품무게에 압탕 및 여분의 양까지 계산하여 용융시키게 된다.

또한 용융된 알루미늄을 투입하기 전에 투입구 또는 레들을 미리 10분 가스토치를 이용하여 가열하여 원활하게 용융된 알루미늄이 흘러들어가도록 하였다.

이렇게 일련의 금형을 가열한 후에는 열에 의하여 팽창하는 것에 의하여 상기 금형의 결합이 헐거워질 우려가 있으므로 상기 볼트봉(11)과 너트(12)를 다시 조여줌이 바람직하다.

이런 과정에 의하여 적층된 코어(3)의 회전자바 설치홀(34)에 용융되어 바의 형태로 연장되는 부분은 회전자의 화전자바가 되는 것이고, 적층된 코어(3)의 상단 및 하단과 금형과의 사이에 일정 두께로 형성된 알루미늄층은 엔드링이 되는 것이다.

상기 과정에 의하여 용이하게 상기 회전자바와 엔드링이 알루미늄으로 일체 로 형성됨으로써 고속회전에도 상기 엔드링의 파손 우려가 줄어들어 그 내구성을 향상시키는 효과가 있다고 하겠다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하금형 및 더미샤프트를 나타낸 사시도

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코어 정리대를 나타낸 사시도

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코어의 장착을 나타낸 사시도

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하금형

11 : 볼트봉 12 : 너트

2 : 더미샤프트

21 : 키삽입홈 22 : 키

3 : 코어

31 : 샤프트홀 32 : 키홈

33 : 통풍구 34 : 회전자바 설치홀

4 : 코어 정리대

41 : 돌출부

5 : 중심링 금형

6 : 상금형

Claims (2)

1. 원판형의 하금형(1)을 바닥면에 놓고 평행도를 점검하고, 그 중앙에 육각기둥형태를 가지고 일 측면에는 수직방향으로 절개된 키삽입홈(21)이 형성되는 삽입되는 더미샤프트(2)를 올려놓고, 키(22)를 삽입하는 금형세팅과정과;

   원판 형상을 가지고 그 중앙에는 상기 더미샤프트(2)가 삽입되는 샤프트홀(31)이 형성되되 상기 키(22)가 삽입되는 키홈(32)이 추가로 형성되며, 상기 샤프트홀(31)의 주위로 일정간격으로 관통된 다수의 통풍구(33)가 형성되고, 상기 통풍구(33)의 외측에서 외주면에 인접한 곳까지 길게 연장되는 다수의 회전자바 설치홀(34)이 형성되는 코어(3)를 수평방향의 원통 형상을 가지고 상부에는 길게 상기 키(22)가 돌출된 형상을 가진 돌출부(41)가 형성된 코어 정리대(4)에 상기 키홈(32)에 맞춰 다수 정렬하는 코어 정렬과정과;

   정렬된 코어(3)를 수 개 씩 상기 더미샤프트(2)에 끼워 조립하되 100mm 두께를 단위로 상기 회전자바 설치홀(34)을 일치하여 정렬하도록 하고 망치로 코어(3) 상호 간의 간격을 밀착시키는 코어 조립과정과;

   상단에 올려진 코어(3)의 통풍구(33)를 석면으로 막고, 코어(3)의 상단 중앙에 중심링 금형(5)을 정확히 위치하고, 상금형(6)을 올린 후 상기 상금형(6)과 하금형(1) 사이를 긴 막대 형상의 볼트봉(11) 및 너트(12)를 사용하여 고정하는 상금형 조립과정과;

   금형을 원심주조기 회전판에 고정시키고, 알루미늄 용융액 투입 전에 금형을 가열한 후 상기 볼트봉(11)의 너트(12)를 조여주고, 원심주조를 하는 원심주조과정과;

   금형을 분리하고, 알루미늄 용융액의 투입 경로가 굳은 비스켓을 제거하고 중심에 샤프트를 조립하고 정삭가공하는 마감과정의 일련의 과정이 연속적으로 이루어짐을 특징으로 하는 알루미늄 회전자 원심주조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 금형은 주조 완료 후 가공을 위한 가공여유가 5mm 이상 되도록 형성됨을 특징으로 하는 알루미늄 회전자 원심주조방법.

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