KR101396284B1

KR101396284B1 - 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법

Info

Publication number: KR101396284B1
Application number: KR1020130126863A
Authority: KR
Inventors: 송양호
Original assignee: 두루포징 주식회사
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-05-19

Abstract

본 발명의 실시예는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법에 관한 것으로, 영구자석이 안착되는 착자부와 착자부 배면의 테이퍼부가 축방향으로 가압되어 추가적인 철삭가공 없이 착자부의 성형이 가능하도록 함으로써 치수 정밀도를 확보할 수 있으면서도 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법 { Manufacturing method of rotor for vehicual AC generator }

본 발명은 차량용 교류발전기용 로터의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 교류발전기는 차량에 제공되어 차량에 탑재되는 배터리에 전력을 충전하며, 차량 내부의 전기 장치에 전원을 제공할 수 있도록 구성된다.

도 1은 종래 기술에 의한 차량용 교류발전기의 단면도이다. 그리고, 도 2는 종래 기술에 의한 차량용 교류발전기의 로터 코어의 중간 블랭크 형상을 보인 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래기술에 의핸 차량용 교류발전기(1)는 하우징(10)의 내부 중앙에는 회전축(20)이 회전 가능하게 배치되고, 상기 회전축(20)에는 회전자(30)가 고정되어 상기 회전축(20)의 회전시 함께 회전될 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 회전자(30)의 내측에는 자기장을 만들기 위한 여자코일(32)이 연속하여 권취되며, 상기 회전자(30)와 함께 회전하도록 구성된다. 그리고, 상기 회전축(20)의 일단에는 브러쉬 링에 의해 브러쉬(21)가 고정된다.

그리고, 상기 회전자(30)의 외측에는 고정자(40)가 구비된다. 상기 고정자(40)는 링형상의 스테이터 코어(41)에 스테이터 코일(42)이 권취되어 구성되며, 상기 하우징(10)의 내측에 고정될 수 있게 된다.

상기 회전자(30)는 치형을 가지는 한쌍의 로터 코어(31)가 서로 대향되는 방향에 위치되어 구성된다. 그리고, 상기 회전자(30)는 양측의 로터 코어(31)에 형성되는 각각의 치형부(33)가 서로 이웃하여 연속적으로 교차될 수 있도록 상기 회전축(20)에 고정 장착되는 구조를 가진다.

그리고, 상기 로터 코어(31)의 이웃하는 상기 치형부(33)의 사이에는 영구자석(50)이 장착되며, 상기 영구자석(50)은 양측에 위치되는 치형부의 단차진 부분에 안착되는 구조를 가지게 된다.

한편, 이와 같은 영구자석의 안착 구조는 대한민국 공개특허 10-2012-0112395호와 일본 공개특허공보 제2007-3229989호에 잘 나타나 있다. 그리고, 상기 영구자석이 안착되기 위한 치형의 형상은 통상 단조 후 기계가공을 통해서 이루어지게 되며, 특히 자석의 안착을 위해 단차진 부분의 경우 정밀한 가공을 요하므로 CNC가공을 통해 가공하게 된다.

또한, 일본 공개특허공보 제2004-320887호에는 상기 치형부(33)의 단차진 부분(34)과 외측의 테이퍼진 면(35)을 외경방향으로 가해지는 성형압에 의해 동시에 성형할 수 있는 로터 코어의 제조 방법에 대하여 개시되어 있다.

하지만, 치형부(31)의 경우, 블랭크의 형성 과정에서 이미 절삭과정을 통하여 일부 성형을 한 상태에서 외경방향으로 가압하여 치형부(31)를 가공하게 되며, 이와 같은 경우에도 절삭가공은 필수적으로 포함된다.

즉, 상기 치형부(31)의 가공에 있어 단조 가공에 의해 단차진 부분(34)과 테이퍼진 면(35)의 가공이 가능하기는 하나, 단조 이전에 이미 절삭 가공을 통해 단차진 부분과 테이퍼진 면(35)에 대해 국부적인 가공이 필요함을 개시하고 있다.

또한, 상기 치형부(31)을 성형하기 위해서 외경방향으로 가압하는 구조의 특성상 금형구조는 금형이 닫힌 상태에서도 밀폐되지 않고 일부 부분이 개방되도록 구성된다. 그리고, 이러한 금형이 개방되는 부분은 상기 치형부(31)가 성형되는 위치외 대응하는 위치가 된다.

따라서, 상기 치형부(31)에는 필연적으로 추가의 절삭 가공이 필요한 부분이 발생할 수 밖에 없으며, 상기 영구자석(50)이 안착될 수 있도록 정밀한 절삭 가공이 필요하게 된다.

그리고, 이와 같이 금형의 일부가 개방되는 부분은 치형부(31)의 단부로 영구자석(50)이 안착되는 부분(34)과 테이퍼진 면(35)에 해당하여 발생되는 남은 부분의 추가 절삭 가공이 반드시 필요하게 되는 문제가 있다.

본 발명의 실시예는 로터에 형성되는 치형부가 밀폐된 금형 내부에 수용되며, 영구자석이 안착되는 착자부와 착자부 배면의 테이퍼부가 축방향으로 가압되어 추가적인 철삭가공 없이 착자부의 성형이 가능하도록 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법은, 차량용 교류 발전기의 회전축에 장착되는 회전자를 구성하는 로터의 제조 방법에 있어서, 상기 회전축 방향으로 압력을 가하여 원주방향으로 돌출된 다수의 치형부를 밀폐된 금형에 내부에서 좌우 대칭되는 형상으로 성형하되, 상기 치형부의 좌우 양측단 내측면에는 영구자석이 안착되는 착자부가 형성고, 외측면에는 경사면을 형성하는 테이퍼부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 금형은, 상하 방향으로 이동하여 개폐되며, 상기 금형이 닫히게 될 때의 접하는 면과, 상기 치형부의 외측면에 서로 다른 방향으로의 경사를 가지도록 형성되는 상부와 하부의 경계면이 대응하는 위치에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 로터는 다수회의 축방향 압력을 가하는 단조 가공을 통해서 성형되되, 상기 착자부와 상기 테이퍼부는 각각 독립되는 단조 가공을 통해서 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법은, 차량용 교류 발전기의 회전축에 장착되는 회전자를 구성하는 로터의 제조 방법에 있어서, 소재 준비단계; 소재를 상기 회전축 방향으로 이동되어 가압하는 제 1 금형의 내부에 넣고, 다수의 치형부가 형성되도록 1차 성형물을 성형하는 1차 가압단계; 상기 1차 성형물을 상기 회전축 방향으로 이동되어 가압하는 제 2 금형의 내부에 넣고, 상기 치형부의 내측면 좌우 양측단에 영구자석이 안착되는 착자부가 형성되도록 2차 성형물을 성형하는 2차 가압단계; 상기 2차 성형물을 상기 회전축 방향으로 이동되어 가압하는 제 3 금형의 내부에 넣고 상기 치형부의 외측면 좌우 양측단에 경사지게 형성되는 테이퍼부가 형성되도록 3차 성형물을 형성하는 3차 가압단계; 상기 3차 성형물은 상기 회전축 방향으로 이동되어 가압하는 제 4 금형에 넣고, 상기 2 차 가압단계와 3차 가압단계에서 발생되는 버를 제거하는 4차 가압단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 금형 내지 제 3 금형에는 상기 치형부가 상기 회전축 방향으로 삽입되며, 밀폐되는 구조를 가지는 성형부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 금형은, 상기 1차 성형물이 안착되는 다이와; 상기 다이의 상방에서 축방향으로 이동되어 상기 1차 성형물을 가압하는 펀치로 구성되며, 상기 다이는, 상기 치형부의 내측면과 상기 착자부를 성형하는 내측 다이와, 상기 내측 다이의 외측에서 상기 내측 다이와 결합되어 상기 성형부를 형성하며, 상기 치형부의 외측면을 성형하는 외측 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.

상기 제 2 금형 및 제 3 금형은 성형물이 안착되는 다이와, 상기 다이의 상방에서 축방향으로 이동되어 상기 성형물을 가압하는 펀치로 구성되며, 상기 펀치와 다이가 접하는 면은 상기 치형부의 외측면에 서로 다른 방향으로의 경사를 가지는 상부와 하부의 경계와 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 버는 상기 경계를 따라서 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 교류 발전기용 로터 제조 방법은, 차량용 교류 발전기의 회전축에 장착되는 회전자를 구성하는 로터의 제조 방법에 있어서, 소재 준비단계; 소재를 상기 회전축 방향으로 가압하여 방사상으로 돌출되는 다수의 치형부가 형성되고, 동시에 상기 치형부의 내측면 좌우 양측단에 영구자석이 안착되는 착자부가 형성되도록 1차 성형물을 성형하는 1차 가압단계; 상기 1차 성형물을 상기 회전축 방향으로 다시 가압하여 다수의 상기 치형부가 일방향을 향하여 절곡되도록 2차 성형물을 성형하는 2차 가압단계; 상기 2차 성형물을 상기 회전축 방향으로 가압하여, 상기 치형부의 외측면 좌우 양측단에 경사지게 형성되는 테이퍼부가 형성되도록 3차 성형물을 형성하는 3차 가압단계; 상기 3차 성형물은 축방향으로 이동되어 가압하는 제 4 금형에 넣고, 상기 2 차 가압단계와 3차 가압단계에서 발생되는 버를 제거하는 4차 가압단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 성형물들을 가압하는 금형들 중 적어도 어느 하나는 상기 치형부가 상기 회전축 방향으로 삽입되며, 밀폐되는 구조를 가지는 성형부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 로터는 밀폐된 구조를 가지는 성형부의 내부에서 축방향으로 가해지는 하중에 의해 상기 치형부의 성형이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 치형부는 다단계로 진행되는 축방향의 단조가공에 의해서 착자부와 테이퍼부를 성형할 수 있게 되어 상기 치형부의 정밀한 가공이 가능하게 된다.

따라서, 상기 착자부와 테이퍼부의 가공을 위해 별도의 절삭 가공을 수행하지 않아도 되므로 상기 로터의 생산성을 향상시키고 제조 원가를 절감시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 차량용 교류발전기의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 차량용 교류발전기의 로터 코어의 중간 블랭크 형상을 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 교류 발전기용 로터의 사시도이다.
도 4는 상기 로터의 치형부 단면도이다.
도 5는 상기 로터의 제조 과정을 순차적으로 보인 도면이다.
도 6은 상기 로터의 단조 공정별 금형의 구조를 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 과정을 순차적으로 보인 도면이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.

상기 로터는 교류 발전기의 회전자를 구성하는 것으로, 한쌍의 서로 대향되는 위치에 위치되며, 치형 부분이 서로 교차될 수 있도록 회전축에 장착되도록 구성된다.

상기 로터는 한쌍이 서로 대칭되는 형상을 가지며, 장착 위치에만 차이가 있을 뿐 그 형상과 구조는 동일하므로, 하나의 로터에 대해서만 상세하게 설명한다. 물론, 상기 로터를 제외한 다른 구성은 다양한 변경이 가능할 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 교류 발전기용 로터의 사시도이다. 그리고, 도 4는 상기 로터의 치형부 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 로터(100)는, 대략 원형상의 베이스(110)가 형성되며, 상기 베이스(110)의 상면에는 돌출부(120)가 형성된다. 그리고, 상기 돌출부(120)의 중앙을 관통하는 관통구(121)가 형성되며, 상기 베이스(110)의 둘레를 따라 다수의 치형부(130)가 형성되는 구조를 가진다.

이를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 베이스(110)는 상기 돌출부(120)보다 더 상방으로 돌출되며, 상기 베이스(110)의 단부를 따라서 일정 간격으로 치형부(130)가 돌출된다. 상기 치형부(130)의 사이에 해당하는 상기 베이스(110)에는 내측으로 함몰된 베이스 홈(111)이 형성된다.

상기 돌출부(120)는 여자코일이 권취될 수 있도록 소정의 높이로 돌출되며, 원형 단면을 가지도록 형성되어 상기 여자코일이 용이하게 권취될 수 있도록 형성된다. 그리고, 상기 돌출부(120)는 한쌍의 상기 로터(100)가 회전 축에 장착될 때 서로 접할 수 있도록 상기 돌출부(120)의 상면은 평면 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 치형부(130)는 상기 베이스(110)의 둘레를 따라서 일정 간격으로 다수개가 연속하여 형성되며, 상기 돌출부(120)의 돌출 방향과 동일한 방향으로 절곡된 형상으로 형성된다.

그리고, 상기 치형부(130)는 연장되는 상방으로 갈수록 두께와 폭이 좁아지도록 형성되며, 전체적으로 두께보다 폭이 넓게 형성되어 납작한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 치형부(130)는 좌우 양측으로 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 치형부(130)의 외측면은 상부(131)와 하부(132)로 나뉘며 각각 서로 다른 방향으로 경사를 가지도록 형성된다. 상기 치형부(130)의 상부(131)와 하부(132)의 경계(133)는 단조 가공시 아래에서 설명할 펀치와 다이의 경계와 대응하는 위치에 형성될 수 있게 된다. 즉, 금형이 닫히게 되면 서로 접하는 지점이 상기 치형부(130) 외측의 경계(133)와 대응하는 위치가 된다.

그리고, 상기 치형부(130)의 외측면 상부의 좌우 양측면에는 테이퍼부(134)가 형성된다. 상기 테이퍼부(134)는 경사면을 가지도록 형성되어 상기 로터(100)의 회전시 발생되는 노이즈를 감소시킬 수 있도록 형성된다. 그리고, 상기 테이퍼부(134)는 단조 가공에 의해 성형되며, 상방으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다.

상기 치형부(130)의 내측면에는 착자부(135)가 형성된다. 상기 착자부(135)는 영구자석(140)이 안착되는 부분으로, 상기 치형부(130)의 내측면 좌우 양측에 단차지도록 형성된다. 상기 착자부(135)는 상기 치형부(130)의 양단에 형성되어 상기 테이퍼부(134)와 대응하는 위치에 형성될 수 있게 된다.

한편, 상기 착자부(135)의 모서리 일측에는 함몰형성되는 삽입홈(136)이 더 형성될 수 있다. 상기 삽입홈(136)은 상기 착자부(135)에 안착되는 상기 영구자석(140)의 측단이 수용될 수 있도록 형성된다. 상기 삽입홈(136)은 상기 치형부(130)의 성형과정에서 형성될 수 있도록 상기 치형부(130)의 단부에서 상기 착자부(135)를 따라서 형성된다.

따라서, 상기 영구자석(140)은 상기 착자부(135)에서 안정적으로 지지될 수 있으며, 상기 영구자석(140)의 측단이 상기 삽입홈(136)에 삽입될 수 있게 됨으로써 상기 영구자석(140)은 상기 착자부(135)에 안정적인 장착 상태를 유지할 수 있다.

그리고, 상기 착자부(135)는 상기 착자부(135)에 안착되는 영구자석(140)의 일단을 지지하도록 구성되며, 한쌍의 상기 로터(100)에 양단이 각각 지지되어 상기 영구자석(140)은 양측에서 안정적인 지지상태를 유지할 수 있게 된다. 따라서, 상기 영구자석(140)은 각각의 치형부(130) 사이마다 배치될 수 있게 된다.

이하에서는 상기와 같은 구조를 가지는 로터의 제보 방법을 살펴보기로 한다.

도 5는 상기 로터의 제조 과정을 순차적으로 보인 도면이다. 그리고, 도 6은 상기 로터의 단조 공정별 금형의 구조를 보인 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 로터(100)의 성형을 위해서는 소정의 체적을 가지는 원소재(200)가 준비된다. 이때, 가공되는 원소재(200)는 변형량을 고려하여 계산된 체적 만큼 준비되며, 도 5의 (a)에서와 같이 원기둥 형상으로 준비될 수 있다.

준비된 원소재(200)는 제 1 금형(210)에서 상하방향으로 축방향이 배치되도록 놓여지게 된다. 이와 같은 상태에서 상기 제 1 금형(210)은 축방향으로 가압하는 열간단조를 통해 원소재(200)를 1차 가압하여 1차 성형물(220)을 성형하게 된다.

이때, 상기 제 1 금형(210)은 도 6의 (b)에서와 같이 상기 원소재(200)가 안착되는 제 1 다이(211)와, 상기 제 1 다이(211)의 상방에서 상기 원소재(200)를 축방향으로 가압하는 제 1 펀치(212)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 펀치(212)는 상기 로터(100)의 베이스(110)가 형성되는 하부의 외측 형상과 대응하도록 형성된다.

또한, 상기 제 1 다이(211)와 상기 제 1 펀치(212)는 상기 치형부(130)의 상부(131)와 하부(132)의 경계(133)를 기준으로 서로 접합면이 위치된다. 즉, 상기 제 1 다이(211)에 의해 상기 1차 성형물(220)의 상부 형상이 형성되고, 상기 제 1 펀치(212)에 의해 상기 1차 성형물(220)의 하부 형상이 성형될 수 있게 된다.

그리고, 상기 제 1 다이(211)는 상기 로터(100)의 내측면 및 치형부(221)의 상부와 대응하는 형상으로 형성된다. 특히, 상기 제 1 다이(211)에는 치형부(221)와 대응하는 부분이 성형될 수 있도록 함몰되는 성형부(213)가 형성된다. 상기 성형부(213)는 내측으로 함몰되는 형태로 상기 제 1 펀치(212)의 가압시 원소재가 밀려 들어가 도 5의 (b)에서와 같이 상기 치형부(221)를 성형하게 된다.

이때, 1차적으로 성형된 1차 성형물(220)의 치형부(221)는 상기 로터의 착자부(135) 및 테이퍼부(134)가 형성되지 않는다. 즉, 상기 치형부(221)는 상방으로 연장되면서 폭과 두께가 줄어드는 형상을 가지며, 중앙을 기준으로 좌우 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 성형부(213)는 상방 제외한 나머지 부분이 닫힌 구조로, 상기 제 1 금형(210)이 닫히게 될 때 내부가 밀폐되므로 상기 치형부(221)의 성형시 오차가 발생되지 않게 된다.

상기 제 1 금형(210)에 의해 가공된 1차 성형물(220)은 다시 제 2 금형(230)에 안착되며 축방향으로 2차 가압되는 냉간단조에 의해 2차 성형물(240)을 성형하게 된다. 상기 제 2 금형(230)에 의해 성형되는 2차 성형물(240)은 상기 착자부(242)의 형상을 형성하게 된다.

상기 제 2 금형(230)은 도 6의 (c)에서와 같이 상기 1차 성형물(220)이 안착되는 제 2 다이(231)와 상기 제 2 다이(231)의 상방에서 하방으로 이동하여 상기 1차 성형물(220)을 축방향으로 가압하는 제 2 펀치(232)로 구성될 수 이다. 이때, 상기 제 2 다이(231)와 제 2 펀치(232) 또한 상기 로터(100)의 경계(133)를 기준으로 접하게 되도록 구성된다. 그리고, 제 2 다이(231)는 상기 2차 성형물(240)의 치형부(241)가 성형될 수 있도록 함몰된 성형부(233)를 형성하게 된다.

그리고, 상기 제 2 다이(231)는 복합 구조를 가지도록 구성되어, 상기 로터(100)의 내측 형상을 형성하는 내측 다이(231a)와 상기 내측 다이(231a)의 외측에 구비되어 상기 로터(100)의 외측 형상을 형성하는 외측 다이(231b)로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 내측 다이(231a)와 외측 다이(231b)의 결합에 의해 상기 치형부를 형성하는 성형부(233)가 형성될 수 있다.

상기 제 2 다이(231)는 복수의 금형의 조합으로 이루어지며, 특수강으로 제작될 수 있으며, 열처리에 의해 내구성을 향상시켜, 축방향으로 가해지는 반복적인 하중에 견딜 수 있도록 구성된다.

따라서, 상기 제 2 다이(231)에 상기 1차 성형물(220)이 안착된 상태에서 상기 제 2 펀치(232)가 이동하여 상기 1차 성형물(220)을 축방향으로 가압하게 되면, 도 5의 (c)에서와 같이 상기 2차 성형물(240)이 성형된다. 이때, 상기 2차 성형물(240)의 좌우 양측에는 착자부(242)가 성형될 수 있게 된다.

상기 제 2 금형(230)에 의해 성형된 2차 성형물(240)은 제 3 금형(250)을 이용한 냉간단조에 의해 3차 성형물(260)을 성형하게 된다. 3차 성형물(260)에서는 상기 치형부(261)에 테이퍼부(263)가 성형될 수 있게 되며, 전체적인 치형부(261)의 형상을 완성하게 된다.

상기 제 3 금형(250)은 도 6의 (d)에 서와 같이 성형된 상기 2차 성형물(240)이 안착되는 제 3 다이(251)와, 상기 제 3 다이(251)의 상방에 구비되어 상기 2차 성형물(240)을 축방향으로 3차 가압하는 제 3 펀치(252)로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 제 3 다이(251)와 제 3 펀치(252) 또한 상기 로터(100)의 경계(133)를 기준으로 접하게 되도록 구성된다.

이때, 상기 제 2 다이(231)에는 상기 3차 성형물(260)의 치형부(261)를 성형하기 위한 성형부(253)가 함몰 형성된다. 그리고 상기 성형부(253)는 상기 치형부(261)의 외측면 양단에 소정의 경사를 가지는 테이퍼부(263)가 형성될 수 있도록 한다.

따라서, 상기 3차 성형물(260)은 상기 제 3 금형(250)에 의해 도 5의 (d)에 표시된 것과 타이 상기 치형부(261)와 테이퍼부(263)의 성형까지 완료된 형태로 상기 치형부(261)의 형상을 완성하게 된다.

그리고, 상기 제 3 금형(250)에 의해 성형된 3차 성형물(260)은 상기 치형부(261)를 비롯한 상기 로터(100)의 전체적인 형상이 형성된 상태로 상기 제 2 금형(230)과 제 3 금형의 냉간 단조시 상기 제 2 다이(231)와 제 2 펀치(232) 및 제 3 다이(251)와 제 3 펀치(252)가 접하는 부분과 대응하는 상기 로터(100)의 외측에 형성되는 버(burr)(B)를 제거하여야 한다.

이를 위해 상기 3차 성형물(260)은 제 4 금형(270)에 의해 트리밍되며, 도 5의 (e)에서와 같이 트리밍 공정에 의해 상기 로터(100)의 둘레를 따라 형성된 버가 제거된 4차 성형물(280)을 성형할 수 있게 된다

상세히, 상기 제 4 금형(270)은 도 6의 (e)에서와 같이 상기 3차 성형물이 안착되는 제 4 다이(271)와, 상기 제 4 다이(271)의 상방에서 축방향으로 이동되면서 상기 3차 성형물(260)을 축방향으로 4차 가압하는 제 4 펀치(272)로 구성된다.

그리고, 상기 3차 성형물(260)이 상기 제 4 다이(271)에 안착된 상태에서 고정되고 상기 제 4 펀치(272)가 상하 이동되면서 상기 3차 성형물(260)의 외측면에 형성된 버(B)를 지나면서 상기 버(B)를 제거할 수 있게 된다. 이와 같이 상기 버(B)가 완전히 제거되면, 도 5의 (e)에서와 같이 상기 4차 성형물(280)의 성형을 완료하게 된다.

그리고, 상기 4차 성형물(280)을 CNC가공에 의해 상기 치형부(130) 외측면에 형성되는 양측의 상기 테이퍼부(134) 사이를 가공하게 되며, 상기 돌출부(120)의 상면 또한 가공되어 매끈한 면을 형성할 수 있도록 한다. 상기 CNC가공을 완료하게 되면 도 5의 (f)와 같이 상기 로터(100)의 성형을 완료할 수 있게 된다.

이때, 성형된 로터(100)의 착자부(135) 및 테이퍼부(134)에는 추가의 절삭 가공이 필요 없으며, 상기 치형부(130)가 단계적으로 성형되는 성형부(213,233,253)의 밀폐된 형상의 특성에 의해 상기 치형부(130)는 정밀한 성형이 가능하게 되며, 반복되는 단조 공정에 의해 치수 정밀도를 만족할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법은 전술한 실시예외에도 다른 실시예가 가능할 것이다.

본 발명의 다른 실시예는 1차 성형물의 성형시 상기 치형부가 상기 베이스의 외측면과 동일 평면상에 위치하게 되며, 방사상으로 돌출되는 형상으로 형성되고, 이후 상기 치형부가 절곡되어 2차 성형물을 형성하게 되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예는 1차 성형물 및 2차 성형물을 성형하기 위한 공정에만 차이가 있을 뿐 다른 공정은 동일하므로, 본 발명의 다른 실시예에서는 차이가 있는 공정에 대해서만 상세하게 설명하고 나머지 부분에 대해서는 그 상세한 설명은 생략 하기로 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 과정을 순차적으로 보인 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 로터의 성형을 위해서는 소정의 체적을 가지는 원소재가 준비된다. 이때, 가공되는 원소재(300)는 변형량을 고려하여 계산된 체적 만큼 준비되며, 도 7의 (a)에서와 같이 원기둥 형상으로 준비될 수 있다.

준비된 원소재(300)는 축방향으로 가압되는 금형에 수용되어 열간단조에 의해 1차 성형물(310)을 성형하게 된다. 성형된 1차 성형물(310)은 치형부(311)가 상기 베이스(312)에서 외측방향으로 연장되는 형상으로 형성되며, 특히, 도 7의 (b)에서와 같이 상기 치형부(312)의 좌우 양측단에 상기 착자부(313)가 성형될 수 있도록 성형된다.

그리고, 이때 형성된 상기 치형부(312) 및 착자부(313)는 개략적인 형태만 형성되도록 1차 가압된 것으로 완성된 로터(100)의 치형부(130)와 착자부(135)의 치수와는 차이가 있는 상태가 된다.

성형된 1차 성형물(310)은 다시 축방향으로 가압되는 금형에 안착되어 냉간단조에 의해 상기 치형부(322)가 도 7의 (c)와 같이 수직하게 절곡되도록 가공하여 2차 성형물(320)을 성형하게 된다.

그리고, 상기 치형부(321)의 성형 과정에서 축방향으로 가압되는 공정을 이용하여 상기 착자부(323)가 동시에 성형될 수 있도록 한다. 즉, 성형된 상기 2차 성형물(320)은 상기 치형부(322)가 상방으로 절곡되는 형상을 가짐은 물론 상기 치형부(322)의 좌우 양측단에 상기 착자부(323)까지 형성된 형상을 가질 수 있게 된다.

그리고 이때, 형성된 상기 착자부(323)의 형상은 완성된 로터(100)에 형성되는 착자부(135)와 대응하는 형상과 치수를 가지도록 형성될 수 있다.

성형된 상기 2차 성형물(320)은 다시 이동되어 새로운 금형에 수용되며, 축방향으로 압력이 가해지게 되며, 냉간단조에 의해 3차 성형물(330)을 성형하게 된다. 상기 3차 성형물(330)은 상기 치형부(332)의 외측면 양측에 테이퍼부(334)를 성형하게 되며, 도 7의 (d)에서와 같이 전체적인 치형부(332)의 대략적인 형상을 완성하게 된다.

그리고, 상기 2차 성형물(320)과 3차 성형물(330)에는 축방향 하중이 가해지는 금형의 특성상 다이와 펀치의 경계면과 대응하는 상기 2차 성형물(320)과 3차 성형물(330)의 베이스 및 치형부(322,332)의 둘레에 버(B)가 형성된다.

상기 버(B)는 도 7의 (e)에서와 같이 트리밍 공정에 의해 제거될 수 있으며, 트리밍 공정에 의해 4차 성형물(340)을 완성하게 된다. 따라서, 상기 4차 성형물(340)은 트리밍 공정에 의해 상기 버(B)가 제거됨은 물론, 이전의 단계적인 축방향으로의 가압에 의해 상기 치형부(130)의 치수정밀도를 만족하는 상태가 된다.

상디 4차 성형물(340)은 도 5의 (f)에서와 같이 상기 로터(100)의 돌출부(120)와, 테이퍼부(134) 사이를 CNC 가공을 통해 매끈하게 가공하여 상기 로터(100)의 성형을 완료 하게 된다.

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차량용 교류 발전기의 회전축에 장착되는 회전자를 구성하는 로터의 제조 방법에 있어서,
상기 회전축 방향으로 압력을 가하여 원주방향으로 돌출된 다수의 치형부를 밀폐된 금형에 내부에서 좌우 대칭되는 형상으로 성형하되, 상기 치형부의 좌우 양측단 내측면에는 영구자석이 안착되는 착자부가 형성고, 외측면에는 경사면을 형성하는 테이퍼부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 금형은, 상하 방향으로 이동하여 개폐되며,
상기 금형이 닫히게 될 때의 접하는 면과, 상기 치형부의 외측면에 서로 다른 방향으로의 경사를 가지도록 형성되는 상부와 하부의 경계면이 대응하는 위치에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 로터는 다수회의 축방향 압력을 가하는 단조 가공을 통해서 성형되되,
상기 착자부와 상기 테이퍼부는 각각 독립되는 단조 가공을 통해서 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
차량용 교류 발전기의 회전축에 장착되는 회전자를 구성하는 로터의 제조 방법에 있어서,
소재 준비단계;
소재를 상기 회전축 방향으로 이동되어 가압하는 제 1 금형의 내부에 넣고, 다수의 치형부가 형성되도록 1차 성형물을 성형하는 1차 가압단계;
상기 1차 성형물을 상기 회전축 방향으로 이동되어 가압하는 제 2 금형의 내부에 넣고, 상기 치형부의 내측면 좌우 양측단에 영구자석이 안착되는 착자부가 형성되도록 2차 성형물을 성형하는 2차 가압단계;
상기 2차 성형물을 상기 회전축 방향으로 이동되어 가압하는 제 3 금형의 내부에 넣고 상기 치형부의 외측면 좌우 양측단에 경사지게 형성되는 테이퍼부가 형성되도록 3차 성형물을 형성하는 3차 가압단계;
상기 3차 성형물은 상기 회전축 방향으로 이동되어 가압하는 제 4 금형에 넣고, 상기 2 차 가압단계와 3차 가압단계에서 발생되는 버를 제거하는 4차 가압단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 금형 내지 제 3 금형에는 상기 치형부가 상기 회전축 방향으로 삽입되며, 밀폐되는 구조를 가지는 성형부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 제 2 금형은,
상기 1차 성형물이 안착되는 다이와;
상기 다이의 상방에서 축방향으로 이동되어 상기 1차 성형물을 가압하는 펀치로 구성되며,
상기 다이는,
상기 치형부의 내측면과 상기 착자부를 성형하는 내측 다이와,
상기 내측 다이의 외측에서 상기 내측 다이와 결합되어 상기 성형부를 형성하며, 상기 치형부의 외측면을 성형하는 외측 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 금형 및 제 3 금형은 성형물이 안착되는 다이와, 상기 다이의 상방에서 축방향으로 이동되어 상기 성형물을 가압하는 펀치로 구성되며,
상기 펀치와 다이가 접하는 면은 상기 치형부의 외측면에 서로 다른 방향으로의 경사를 가지는 상부와 하부의 경계와 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 버는 상기 경계를 따라서 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
차량용 교류 발전기의 회전축에 장착되는 회전자를 구성하는 로터의 제조 방법에 있어서,
소재 준비단계;
소재를 상기 회전축 방향으로 가압하여 방사상으로 돌출되는 다수의 치형부가 형성되고, 동시에 상기 치형부의 내측면 좌우 양측단에 영구자석이 안착되는 착자부가 형성되도록 1차 성형물을 성형하는 1차 가압단계;
상기 1차 성형물을 상기 회전축 방향으로 다시 가압하여 다수의 상기 치형부가 일방향을 향하여 절곡되도록 2차 성형물을 성형하는 2차 가압단계;
상기 2차 성형물을 상기 회전축 방향으로 가압하여, 상기 치형부의 외측면 좌우 양측단에 경사지게 형성되는 테이퍼부가 형성되도록 3차 성형물을 형성하는 3차 가압단계;
상기 3차 성형물은 축방향으로 이동되어 가압하는 제 4 금형에 넣고, 상기 2 차 가압단계와 3차 가압단계에서 발생되는 버를 제거하는 4차 가압단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 성형물들을 가압하는 금형들 중 적어도 어느 하나는 상기 치형부가 상기 회전축 방향으로 삽입되며, 밀폐되는 구조를 가지는 성형부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기용 로터의 제조 방법.