KR101441520B1

KR101441520B1 - 인서트 성형금형 및 성형방법

Info

Publication number: KR101441520B1
Application number: KR1020130087146A
Authority: KR
Inventors: 이종옥; 이상수; 성광경
Original assignee: 금능정밀(주)
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2014-09-17

Abstract

본 발명은 인서트 성형금형 및 성형방법에 관한 것으로, 특히 영구자석을 수용하도록 한 회전자코어를 적층하여 제작할 때 무방향성 전기강판들 간에 서로 접착한 상태로 인서트 성형이 용이하도록 된 인서트 성형금형 및 성형방법에 관한 것이다.
본 발명의 인서트 성형금형(1000)은, 히터장착코어(1111)가 설치된 상원판(1110)을 갖는 상부금형(1100)과, 다수개의 영구자석(1210)을 삽입한 상태인 회전자코어(1200)가 안착되는 하원판(1310)을 갖는 하부금형(1300)으로 이루어지되, 상기 하원판(1310)의 상부에 형성된 스팀코어장착홈(1311)이 형성되고, 이 스팀코어장착홈에는 스팀코어장착홈의 직경보다 작은 직경으로 이루어지면서 중앙에 회전자코어가 안착되는 관통구멍(1321)이 형성된 스팀코어(1320)가 장착되며, 상기 스팀코어에는 상기 관통구멍을 둘러싸면서 온도가 높고 낮은 유체가 흐르도록 유로(1322)가 설치되되, 상기 유로를 통해 온도가 높은 유체가 흐르면 상기 스팀코어의 관통구멍과 외주면이 확경되고, 상기 유로를 통해 온도가 낮은 유체가 흐르면 상기 스팀코어의 관통구멍과 외주면이 축경되면서, 상기 스팀코어의 관통구멍으로 삽입된 회전자코어를 선택적으로 감싸면서 착탈가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

인서트 성형금형 및 성형방법{METHOD AND DIE FOR INSERT MOLDING}

본 발명은 인서트 성형금형 및 성형방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층되어 접착되는 로터를 이용하여 인서트 성형이 용이하도록 된 인서트 성형금형 및 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 입력에서 전기에너지를 받아 선형 운동 및 직선 운동을 하는 기계 장치의 동력원으로써 필수적인 장치로서, 입력 신호에 따라 기계를 조작하거나 구동하는 동작을 공급한다. 그 기본 구성은 크게 회전부분과 고정 부분으로 대별된다. 여기서, 회전자와 고정자에서 각각 발생되는 영구자석에 의한 자속과 전류에 의한 자속사이에 극성의 반발력 또는 흡인력에 따라 회전하는 회전자가 기계를 구동시키게 된다.

이러한 모터는 대한민국 등록특허 제10-0683889호 '모터 회전자 코어의 적층구조'가 공지되어 있는바, 도 16에 도시된 바와 같이, 하우징(12)과 상기 하우징(12)의 내주면에 고정하되, 영구자석을 포함하는 고정자(14)와, 상기 하우징(12)의 중앙에서 양측 베어링에 의해 지지되는 회전축(16)과, 상기 회전축(16)과 결합되어 회전하는 회전자(15)로 구성된다.

그리고, 회전자(15)는 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 원판형 철편으로 이루어진 회전자 코어(20)를 적층하여 이루어지는 것으로, 회전자 코어(20)는 그 외주연부에 방사상으로 배열된 슬롯(21)이 형성되고, 상기 슬롯(21)을 통해 코일(도시생략)이 권선된다.

그리고 회전자 코어(20)에는 프레스 등을 이용해 일측에서 가압하여 엠보(23)를 형성한다. 즉 가압면에는 오목부가 형성되고, 그 반대면에는 오목부에 대응되는 돌기부가 형성되는 것이다. 이러한 엠보(23)는 슬롯의 최대 공약수로 형성한다.

즉, 슬롯(21)의 수가 12개인 경우 90도의 위치마다 엠보(23)를 서로 대칭되도록 위치시켜 엠보(23)의 개수는 4개로 형성한다.

따라서, 상기한 회전자 코어(20)는 적층시 인접한 회전자 코어(20)의 엠보(23)가 서로 삽입되어 코어와 코어를 밀착 결합시켜 비대칭이 발생되지 않고 직선으로 적층되도록 하는 것이다.

이러한 회전자 코어는 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 제10-2013-0012919호 '회전자의 영구자석 고정형 금형장치 및 고정방법'에 기재된 것과 같이, 구동모터의 높은 효율과 출력 밀도를 요구하기 때문에 대부분 매립형 영구자석(Interior Permanent Magnet, IPM) 전동기를 적용하고 있다. 매립형 영구자석 전동기는, 회전자 코어의 표면에 자석을 부착하여 자장을 형성하는 표면부착형 영구자석 전동기와 달리, 회전자 속에 자석이 내장되어 있어 고속회전시 발생하는 영구자석의 분리현상(비산현상)이 구조적으로 방지되고, 따라서 표면부착형 영구자석 전동기에 비해 효율이 우수하여 고속구동용으로 많이 사용된다.

상기 매립형 영구자석 전동기의 경우도 일반 전동기와 마찬가지로 고정자와, 고정자 내부에 회전 가능하게 수용되는 회전자와, 회전자 중심을 관통하여 설치되는 회전축을 포함하여 구성된다.

여기서, 고정자는 다수개의 자성 강판을 대략 원통 형상이 되도록 적층하여 만들어진 고정자 코어와, 고정자 코어에 원주방향으로 배열된 복수개의 슬롯에 감겨져 있는 코일을 포함하여 구성된다.

상기 고정자는 다수개의 자성 강판을 적층하여 만들어진 고정자 코어와, 고정자 코어에 배열된 치(Teeth) 및 치 사이에 존재하는 슬롯에 집중 코일을 감아 만들어진 코일을 포함하여 구성된다.

또 상기 회전자는 고정자와 마찬가지로 다수개의 자성 강판을 대략 원통 형상이 되도록 적층하여 만들어지는 회전자 코어와, 상기 회전자 코어에 원주방향으로 배열된 복수개의 설치홈과, 상기 각 설치홈에 끼워지는 복수개의 영구자석을 포함하여 구성된다.

이러한 구동모터로는 차량 엔진룸의 제한된 공간에 탑재하기 위해 영구자석 동기기가 주로 사용되며, 특허출원 제10-2013-0012919호 '회전자의 영구자석 고정형 금형장치 및 고정방법'에 의한 이때의 영구자석(170)은 도 19에 도시된 것과 같이, 무방향성 전기강판으로 이루어진 회전자코어(150)에 고정되어 있다.

이때 상기 구동모터용 회전자코어(150)에 영구자석(170)을 고정하기 위하여, 영구자석 또는 회전자코어의 자석삽입홀(160)에 본드를 도포하고 영구자석을 자석삽입홀에 삽입한 후 본드를 경화시키거나, 또는 영구자석을 삽입한 회전자코어의 자석삽입홀에 수지를 주입하여 경화시키는 방법을 주로 사용하였다.

즉, 도 20에 도시된 것과 같이, 영구자석(170)을 삽입한 회전자코어(150)를 상부금형(110)과 하부금형(120) 사이에 투입 및 배치하고 회전자코어(150)와 영구자석(170) 사이의 공간에 수지(180)가 주입되어 있다.

또 상기 회전지코어(150)는 상부금형(110)과 하부금형(120) 및 도시되지 않은 슬라이드코어에 삽입되어 수지(180)로 영구자석(170)을 인서트성형시 엠보싱돌기(190)의 공차 범위내에서 유격되어 각각의 전기강판이 수직으로 배열되어 성형이 이루어지게 된다.

근래에 들어와서 영구자석을 수용하도록 한 회전자코어를 적층하여 제작할 때 무방향성 전기강판들 간에 접착하게 되면 구동모터의 높은 효율과 출력 밀도가 향상되는 것으로 알려져 있다.

그러나 상술한 바와 같이 적층된 회전자코어를 금형 내에 인서트하여 영구자석을 회전자코어에서 수지로 고정하도록 성형할 때 각각의 무방향성 전기강판이 접착제로 부착되어 있어서 기존의 슬라이드코어로 적층된 회전자코어를 파지할 경우에 적층되어 접착된 회전자코어의 직각도와 평행도가 나오지 않아서 가장 많이 돌출된 무방향성 전기강판에 일차적으로 닿으면서 더이상 슬라이드코어가 전진하지 못하므로 틈새가 발생하여 기울어진 량의 틈으로 사출성형시 수지가 분출되어 인서트 성형이 곤란함은 물론 금형의 코어가 파손되는 문제점이 있다.

참조문헌:

대한민국 등록특허 제10-0683889호 '모터 회전자 코어의 적층구조'

대한민국 특허출원 제10-2013-0012919호 '회전자의 영구자석 고정형 금형장치 및 고정방법'.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 영구자석을 수용하도록 한 회전자코어를 적층하여 제작할 때 무방향성 전기강판들 간에 서로 접착한 상태로 인서트 성형이 용이하도록 된 인서트 성형금형 및 성형방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 인서트 성형금형은, 히터장착코어가 설치된 상원판을 갖는 상부금형과, 다수개의 영구자석을 삽입한 상태인 회전자코어가 안착되는 하원판을 갖는 하부금형으로 이루어지되, 상기 하원판의 상부에 형성된 스팀코어장착홈이 형성되고, 이 스팀코어장착홈에는 스팀코어장착홈의 직경보다 작은 직경으로 이루어지면서 중앙에 회전자코어가 안착되는 관통구멍이 형성된 스팀코어가 장착되며, 상기 스팀코어에는 상기 관통구멍을 둘러싸면서 온도가 높고 낮은 유체가 흐르도록 유로가 설치되되, 상기 유로를 통해 온도가 높은 유체가 흐르면 상기 스팀코어의 관통구멍과 외주면이 확경되고, 상기 유로를 통해 온도가 낮은 유체가 흐르면 상기 스팀코어의 관통구멍과 외주면이 축경되면서, 상기 스팀코어의 관통구멍으로 삽입된 회전자코어를 선택적으로 감싸면서 착탈가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 하원판의 스팀코어장착홈에는 방사방향으로 구속용가이드편이 설치되되, 상기 구속용가이드편은 스팀코어장착홈의 상부로 돌출되도록 설치되고, 상기 스팀코어의 하부면에는 돌출된 각각의 상기 구속용가이드편을 수용하면서 가이드되도록 가이드수용홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 유로는, 상기 스팀코어의 일측면에서 상측 또는 하측에 설치되어 들어간 쪽으로 유체가 배출되도록 구성되고, 상기 스팀코어의 타측면에서도 다른 상측 또는 하측에 설치되어 들어간 쪽으로 유체가 배출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스팀코어의 일측면에서 관통구멍과 근접한 위치에 안착되도록 온도센서가 설치된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 스팀코어의 관통구멍으로 상승과 하강이 가능하도록 리프트어퍼코어가 설치되고, 이 리프트어퍼코어의 하부에는 리프트미들코어가 설치되며, 상기 리프트어퍼코어와 리프트미들코어는 일정한 간격이 유지되도록 보울트와 압축스프링으로 체결되고, 상기 리프트어퍼코어와 리프트미들코어의 접촉면에 설치된 가이드블럭에 의해 안내되도록 설치됨과 더불어, 상기 리프트미들코어의 하부에는 리프트하부코어와 고정되고, 상기 리프트하부코어는 하원판의 하부에 보울트와 압축스프링으로 체결되어 상기 리프트하부코어에서 리프트미들코어쪽으로 가해지는 외력이 제거되면 상기 리프트미들코어의 반대쪽으로 리프트하부코어를 탄력적으로 반발하도록 설치되는 한편, 상기 하원판의 하부에 위치한 실린더의 작동에 의해 전후진하는 가변슬라이더가 하원판의 중심쪽으로 들어오면 상기 리프트하부코어와 리프트미들코어 및 리프트어퍼코어가 순차적으로 상승하면서 상기 스팀코어로 유입된 회전자코어의 하부를 가압하고, 상기 가변슬라이더가 하원판의 중심에서 빠져나가면 리프트어퍼코어가 회전자코어의 하부를 가압하지 않도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인서트 성형방법은, 히터장착코어가 설치된 상원판을 갖는 상부금형과 하원판을 갖는 하부금형이 개방되는 단계와, 상기 회전자코어가 안착되면 상부금형과 하부금형이 밀착된 상태로 성형하는 단계를 포함하되, 상기 하부금형이 상부금형과 떨어져서 개방되면 상기 하부금형의 스팀코어장착홈에 장착된 스팀코어의 유로를 통해 높은 온도의 유체가 공급되어 스팀코어의 관통구멍과 외주면을 확장시키는 단계와, 상기 상부금형과 하부금형이 개방된 상태에서 스팀코어의 관통구멍이 확장되면 다수개의 영구자석을 각각 영구자석 삽입홀로 삽입한 상태인 회전자코어를 하부금형에 안착시키는 단계와, 상기 회전자코어가 스팀코어의 관통구멍에 장착되면 상기 스팀코어의 유로를 통해서 낮은 온도의 유체가 공급되어 상기 관통구멍에 장착된 회전자코어를 감싸도록 수축시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인서트 성형방법은, 히터장착코어가 설치된 상원판을 갖는 상부금형과 하원판을 갖는 하부금형이 개방되는 단계와, 상기 회전자코어가 안착되면 상부금형과 하부금형이 밀착된 상태로 성형하는 단계를 포함하되, 상기 하부금형의 스팀코어장착홈에 장착된 스팀코어의 유로를 통해 높은 온도의 유체가 공급되어 스팀코어의 관통구멍과 외주면을 확장시키는 단계와, 상기 스팀코어의 관통구멍이 확장되면 다수개의 영구자석을 각각 영구자석 삽입홀로 삽입한 상태인 회전자코어를 하부금형에 안착시키는 단계와, 상기 회전자코어가 스팀코어의 관통구멍에 장착되면 상기 스팀코어의 유로를 통해서 낮은 온도의 유체가 공급되어 상기 관통구멍에 장착된 회전자코어를 감싸도록 수축시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 상부금형과 하부금형의 개방과 형합은 상기 스팀코어의 외주면에서 회전자코어쪽으로 삽입설치된 온도센서의 신호에 의해 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 인서트 성형금형 및 성형방법에 의하면, 적층되어 접착되는 회전자코어를 고온의 스팀과 냉각 유체를 이용하여 확경과 축경이 가능하도록 된 스팀코어를 이용하여 파지함으로서 적층된 회전자코어의 외주면을 전체적으로 감싸서 인서트 성형이 용이하게 되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 인서트 성형금형 및 성형방법에 의하면, 하원판의 스팀코어장착홈에 방사방향으로 설치됨과 더불어 스팀코어장착홈의 상부로 돌출되어 설치된 된 구속용가이드편이 스팀코어의 하부면에 형성된 가이드수용홈으로 수용되어 상기 스팀코어의 관통구멍과 외경이 확경될 때 구속용가이드편에 의해 방사방향으로 균일하게 늘어나게 되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 인서트 성형금형 및 성형방법에 의하면, 유로가 스팀코어의 일측면에서 상측 또는 하측에 설치되어 들어간 쪽으로 유체가 배출되도록 구성되고, 스팀코어의 타측면에서도 다른 상측 또는 하측에 설치되어 들어간 쪽으로 유체가 배출되도록 하여 회전자코어의 주변으로 온도를 최대한 빨리 전달하여 성형시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 인서트 성형금형 및 성형방법에 의하면, 스팀코어의 일측면에서 관통구멍과 근접한 위치로 온도센서가 안착되어 스팀코어의 제어가 용이하게 되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 인서트 성형금형 및 성형방법에 의하면, 하원판의 하부에 위치한 실린더의 작동에 의해 전후진하는 가변슬라이더가 하원판의 중심쪽으로 들어오면 리프트하부코어와 리프트미들코어 및 리프트어퍼코어가 순차적으로 상승하면서 스팀코어로 유입된 회전자코어의 하부를 가압하고, 가변슬라이더가 하원판의 중심에서 빠져나가면 리프트어퍼코어가 회전자코어의 하부를 가압하지 않도록 하여 회전자코어의 상부를 용이하게 가압하여 성형이 용이하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 로터 인서트 성형금형을 설명하는 종단면도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 도 1의 우측면도,
도 4는 도1의 A - A선 단면도,
도 5는 본 발명의 인서트 성형금형의 작동설명도,
도 6은 본 발명의 스팀코어를 나타내는 사시도,
도 7은 도 6의 평면도,
도 8은 도 6의 저면도,
도 9는 도 7의 우측면도,
도 10은 본 발명의 리트트 어퍼코어를 나타내는 저면사시도,
도 11은 도 10의 정면도,
도 12는 도 11의 저면도,
도 13은 본 발명의 리프트 미들코어를 나타내는 사시도,
도 14는 도 13의 평면도,
도 15는 도 13의 정면도,
도 16은 종래 일반적인 모터를 나타내는 종단면도,
도 17은 도 16의 회전자 코어를 나타내는 사시도,
도 18은 도 16의 회전자를 나타내는 사시도,
도 19는 종래 매립형 영구자석을 갖는 회전자코어의 사시도,
도 20은 도 19의 회전자코어를 제조하는 금형장치를 나타내는 개략도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트성형금형 및 성형방법를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토내로 내려져야 할 것이다.

또한 상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 로터 인서트 성형금형을 설명하는 종단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 우측면도이고, 도 4는 도1의 A - A선 단면도이며, 도 5는 본 발명의 인서트 성형금형의 작동설명도이고, 일반적인 금형의 구조 설명은 생략한다.

본 발명의 인서트 성형금형(1000)은, 다수개의 히터가 설치되는 히터장착코어(1111)가 설치된 상원판(1110)을 갖는 상부금형(1100)과, 다수개의 영구자석(1210)을 삽입한 상태인 회전자코어(1200)가 안착되는 하원판(1310)을 갖는 하부금형(1300)으로 이루어지되, 상기 하원판(1310)의 상부에 형성된 스팀코어장착홈(1311)이 형성되고, 이 스팀코어장착홈에는 스팀코어장착홈의 직경보다 작은 직경으로 이루어지면서 중앙에 회전자코어가 안착되는 관통구멍(1321)이 형성된 스팀코어(1320)가 장착되며, 상기 스팀코어에는 상기 관통구멍을 둘러싸면서 온도가 높고 낮은 유체가 흐르도록 유로(1322)가 설치되되, 상기 유로를 통해 온도가 높은 유체가 흐르면 상기 스팀코어의 관통구멍과 외주면이 확경되고, 상기 유로를 통해 온도가 낮은 유체가 흐르면 상기 스팀코어의 관통구멍과 외주면이 축경되면서, 상기 스팀코어의 관통구멍으로 삽입된 회전자코어를 선택적으로 감싸면서 착탈가능하도록 구성된다.

따라서 상기 회전자코어(1200)가 적층되어 접착제로 접착된 경우에 직각도가 나오지 않아도 고온의 스팀과 냉각 유체를 이용하여 확경과 축경이 가능하도록 된 스팀코어(1320)를 이용하여 변형된 부위에 맞추어 열변형이 이루어져 파지함으로서 적층된 회전자코어의 외주면을 전체적으로 감싸서 인서트 성형이 용이하게 되고, 성형후 회전자코어(1200)의 축출이 용이하게 된다.

여기서 상기 하원판(1310)의 스팀코어장착홈(1311)에는 방사방향으로 구속용가이드편(1312)이 설치되되, 상기 구속용가이드편은 스팀코어장착홈의 상부로 돌출되도록 설치되고, 상기 스팀코어(1320)의 하부면에는 돌출된 각각의 상기 구속용가이드편을 수용하면서 일정한 범위내에서 이동하면서 가이드되도록 가이드수용홈(1323)이 형성된다.

따라서 상기 스팀코어(1320)의 관통구멍(1321)과 외경이 확경될 때 구속용가이드편(1312)과 가이드수용홈(1323)에 의해 방사방향으로 균일하게 늘어나게 되어 상기 회전자코어(1200)의 외주면을 파지하는 것이 용이하게 된다.

그리고 상기 유로(1322)는, 상기 스팀코어(1320)의 일측면에서 상측 또는 하측에 설치되어 들어간 쪽으로 유체가 배출되도록 구성되고, 상기 스팀코어의 타측면에서도 다른 상측 또는 하측에 설치되어 들어간 쪽으로 유체가 배출되도록 구성된다.

따라서 상기 유로(1322)가 관통구멍(1321)을 감싸면서 형성되어 회전자코어(1200)의 주변으로 온도를 최대한 빨리 전달하여 성형시간을 단축할 수 있게 된다.

또한 상기 스팀코어(1320)의 일측면에서 관통구멍(1321)과 근접한 위치에 안착되도록 온도센서(1324)가 설치되어 금형의 개폐신호와 사출신호를 사출기에 보내게 된다.

따라서 상기 온도센서(1324)에 의해 회전자코어(1200)가 설치되는 최근방의 온도를 측정하여 정확한 성형작업이 이루어지도록 사출기에 신호를 전달하게 된다.

물론 상기 스팀코어(1320)를 이용한 사출성형은 인서트성형이 아닌 사출성형이 이루어지는 제품에 빼기 구베가 없는 사출성형 제품에 적용하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 상기 회전자코어(1200)가 다수개의 무방향성 전기강판들을 접착시켜 적층한 경우에 하부면과 상부면의 평행도가 문제가 될 수 있으나, 본 발명에서는 상기 스팀코어(1320)의 관통구멍(1321)으로 상승과 하강이 가능하도록 하원판(1310)에는 리프트어퍼코어(1340)가 설치되고, 이 리프트어퍼코어의 하부이면서 하원판에는 리프트미들코어(1350)가 하원판(1310)에 수직하게 설치된 회전자장착코어(1800)에 안내되어 끼워져 설치되며, 상기 리프트어퍼코어와 리프트미들코어는 일정한 간격이 유지되도록 보울트(1351)와 압축스프링(1352)으로 체결되고, 상기 리프트어퍼코어와 리프트미들코어의 경사진 접촉면(S)에 설치된 가이드블럭(1360)에 의해 안내되도록 설치됨과 더불어, 상기 리프트미들코어의 하부에는 리프트하부코어(1370)와 고정되고, 상기 리프트하부코어는 하원판의 하부에 보울트(1371)와 압축스프링(1372)으로 체결되어 상기 리프트하부코어에서 리프트미들코어쪽으로 가해지는 외력이 제거되면 상기 리프트미들코어의 반대쪽으로 리프트하부코어를 탄력적으로 반발하도록 설치되는 한편, 상기 하원판의 하부에 위치한 실린더(1380)의 작동에 의해 전후진하는 가변슬라이더(1390)가 하원판의 중심쪽으로 들어오면 상기 리프트하부코어와 리프트미들코어 및 리프트어퍼코어가 순차적으로 상승하면서 상기 스팀코어로 유입된 회전자코어의 하부를 가압하고, 상기 가변슬라이더가 하원판의 중심에서 빠져나가면 리프트어퍼코어가 회전자코어의 하부를 가압하지 않도록 구성된다.

따라서 상기 가변슬라이더(1390)가 금형의 중심으로 들어오면 리프트하부코어(1370)와 리프트미들코어(1350)이 상승되게 되고, 이때 상기 리프트미들코어(1350)의 상부에 설치된 리프트어퍼코어(1340)가 상기 리프트어퍼코어와 리프트미들코어의 경사진 구형상의 접촉면(S)에 설치된 가이드블럭(1360)에 의해 안내되면서 움직여 형합이 이루어지게 된다.

이후 상기 가변슬라이더(1390)가 금형의 중심에서 외측으로 이동하게 되면 보울트(1371)와 압축스프링(1372)에 의해 리프트하부코어(1370)와 리프트미들코어(1350)가 가변슬라이더(1390)쪽으로 이동하게 되고, 상기 리프트어퍼코어(1340)도 상기 리프트미들코어(1350)도 함께 가변슬라이더쪽으로 이동하게 된다.

미설명부호 1120은 런너스트리퍼, 1130은 상고정판, 1140은 상부단열판, 1150은 스프루이고, 1400은 받침판, 1500은 다리, 1600은 하단열판, 1700은 상하밀판, 1900은 하고정판이고. 1901은 가이드포스트, 1902는 런너축출핀, 1903은 가이드핀이며, 위치결정편으로 하원판이 받침판의 상부에 안착되어 고정된다. 이외 게이트의 핀포인트 방식에 따른 금형의 일반적인 표준구성 및 개폐에 따른 작동설명은 생략한다.

여기서 상기 스팀코어(1320)에 대해 좀더 상세히 설명하면, 도 1 내지 도 3 및 도 6 내지 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 하원판(1310)의 상부에 형성된 스팀코어장착홈(1311)에 안착된 상태로 중앙에 회전자코어(1200)가 끼워지도록 형성된 관통구멍(1321)과, 일측면에서 상측 또는 하측에 설치되어 고온 또는 저온의 유체가 들어간 쪽으로 배출되도록 관통구멍(1321)을 둘러싸면서 설치된 유로(1322)와, 하부면에는 돌출된 각각의 상기 구속용가이드편(1312)을 수용하면서 가이드되도록 형성된 가이드수용홈(1323)과, 일측면에서 관통구멍(1321)과 근접한 위치까지 삽입되어 안착되도록 설치된 온도센서(1324)와, 상부면에서 하부면으로 관통형성되어 보울트와 같은 체결수단으로 상기 스팀코어장착홈(1311)에 고정하도록 형성된 보울트안착구멍(1325)을 갖추고 있다.

따라서 상기 유로(1322)를 통해서 뜨거운 스팀이 유입되어 상기 관통구멍(1321)과 외주면이 확경되면 관통구멍(1321)으로 회전자코어(1200)를 삽입하고 냉각시스템으로 저온의 유체를 유로(1322)로 공급하여 관통구멍(1321)을 수축압력으로 축경시켜 회전자코어(1200)의 외경에 밀착시키고 사출성형함으로서 회전자코어(1200)에 삽입된 영구자석을 수지로 고정하게 된다.

이후 사출성형이 완료되면 상기 유로(1322)로 고온의 스팀을 공급하여 관통구멍(1321)을 확경시키고 인서트 성형된 회전자코어(1200)를 축출하게 된다.

상기 스팀코어(1320)이 보울트안착구멍(1325)으로 삽입된 보울트에 의해 하원판(1310)의 스팀코어장착홈(1311)에 안착 고정된 상태에서도 보울트의 직경과 보울트안착구멍(1325)의 공차로 인한 유격에 의해 수축과 확장이 이루어지면서 회전자코어(1200)의 외주면을 파지하게 된다.

이때 상기 스팀코어(1320)를 다른 금형부품인 하원판(1310)과 30 ~ 110℃의 온도 편차로 상승시켜 열팽창에 의한 공간을 확보하여 회전자코어(1200)를 인서트하거나 축출하게 되고, 내경이 172㎜이고 외경이 200㎜인 회전자코어(1200)를 인서트하여 성형하거나 또는 성형후 축출할 경우에 다른 금형부품인 하원판(1310)의 상시 온도보다 80 ~ 100℃의 온도 편차로 높게 상승시켜 열팽창에 의한 공간을 확보후 실시하는 것이 바람직하다.

즉, 인서트 성형금형의 BMC 수지의 상시온도가 130 ~ 150℃라고 했을 때 상기 스팀코어(1320)를 210 ~ 250℃로 올리게 되면 스팀코어(1320)의 관통구멍(1321)을 확경시켜 회전자코어(1200)를 인서트하여 성형하는 것이 가능하게 된다.

그리고 상기 리프트어퍼코어(1340)는 도 1 및 도 10 내지 도 12에 도시된 것과 같이, 중앙에는 상기 회전자장착코어(1800)에 끼워지도록 형성된 관통구멍(1341)과, 상기 하부판(1310)과 스팀코어(1320)의 관통구멍(1321)에 끼워져 회전자코어(1200)의 하부면을 받치도록 된 상부면(1342)과, 상기 리프트미들코어(1350)의 상부면에 접촉되어 안착되도록 된 하부면(1343)으로 이루어지되, 상기 하부면(1343)은 구형상의 경사면(S)이 형성되고, 방사방향으로 상기 가이드블록(1360)이 안착되는 가이드홈(1343a)이 형성되며, 상기 가이드홈의 사이사이에는 나사가 체결되는 나사부(1343b)가 형성되어 있다.

따라서 상기 경사면(S)과 가이드홈(1343a)이 리프트미들코어(1350)의 상부면과 가이드블럭(1360)에 의해 안내되면서 접촉되어 상승 및 하강이 이루어지게 된다.

또한 상기 리프트미들코어(1350)는 도 1 및 도 13 내지 도 15에 도시된 것과 같이, 중앙에는 상기 회전자장착코어(1800)에 끼워지도록 형성된 관통구멍(1351)과, 상기 리프트어퍼코어(1340)의 경사면(S)에 밀착되는 구형상의 경사면(S)와, 이 경사면에 방사방향으로 형성되어 상기 가이드블록(1360)이 설치되는 가이드설치홈(1352) 및 이 가이드설치홈의 사이에 형성되어 상기 리프트어퍼코어(1340)와 고정하기 위한 보울트자리홈(1353)이 형성된다.

따라서 상기 리프트미들코어(1350)는 리프트어퍼코어(1340)의 하부에 고정되어 구면의 경사면(S)과 가이드블록(1360)에 의해 구면 접촉되어 상기 회전자코어(1200)의 평행도에 맞추어 하부면을 지지하게 되므로 인서트 성형이 용이하게 된다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자코어를 인서트하여 성형방법에 대해 설명한다.

본 발명의 모터의 회전자코어 인서트 성형방법은, 히터장착코어(1111)가 설치된 상원판(1110)을 갖는 상부금형(1100)과 하원판(1310)을 갖는 하부금형(1300)이 개방되는 단계(S1)와, 상기 회전자코어(1200)가 안착되면 상부금형과 하부금형이 밀착된 상태로 성형하는 단계(S2)를 포함하되, 상기 하부금형이 상부금형과 떨어져서 개방되면 상기 하부금형의 스팀코어장착홈(1311)에 장착된 스팀코어(1320)의 유로(1322)를 통해 높은 온도의 유체가 공급되어 스팀코어(1320)의 관통구멍(1321)과 외주면을 확장시키는 단계(S3)와, 상기 상부금형(1100)과 하부금형(1300)이 개방된 상태에서 스팀코어의 관통구멍이 확장되면 다수개의 영구자석을 각각 영구자석 삽입홀로 삽입한 상태인 회전자코어를 하부금형에 안착시키는 단계(S4)와, 상기 회전자코어가 스팀코어의 관통구멍에 장착되면 상기 스팀코어의 유로를 통해서 낮은 온도의 유체가 공급되어 상기 관통구멍에 장착된 회전자코어를 감싸도록 수축시키는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 적층되어 접착되는 회전자코어를 고온의 스팀과 냉각 유체를 이용하여 확경과 축경이 가능하도록 된 스팀코어를 이용하여 파지함으로서 적층된 회전자코어의 외주면을 전체적으로 감싸서 인서트 성형이 용이하게 된다.

또한 상기 상부금형(1100)을 개방한 후 스팀코어(1320)를 가열하게 되므로 20초 정도의 짧은 가열로 다른 금형 부품의 온도 보다 80 ~ 100℃ 높게 올리는 것이 가능하게 된다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 의한 모터의 회전자코어 인서트 성형방법은, 히터장착코어가 설치된 상원판을 갖는 상부금형과 하원판을 갖는 하부금형이 개방되는 단계(S1)와, 상기 회전자코어가 안착되면 상부금형과 하부금형이 밀착된 상태로 성형하는 단계(S2)를 포함하되, 상기 하부금형의 스팀코어장착홈에 장착된 스팀코어의 유로를 통해 높은 온도의 유체가 공급되어 스팀코어의 관통구멍과 외주면을 확장시키는 단계(S31)와, 상기 스팀코어의 관통구멍이 확장되면 다수개의 영구자석을 각각 영구자석 삽입홀로 삽입한 상태인 회전자코어를 하부금형에 안착시키는 단계(S41)와, 상기 회전자코어가 스팀코어의 관통구멍에 장착되면 상기 스팀코어의 유로를 통해서 낮은 온도의 유체가 공급되어 상기 관통구멍에 장착된 회전자코어를 감싸도록 수축시키는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 상부금형(1100)이 하부금형(1300)과 닫힌 상태에서도 스팀코어(1320)를 가열하여 다른 금형 부품의 온도 보다 80 ~ 100℃ 높게 올려서 회전자코어를 스팀코어가 밀착되어 성형하는 것이 가능하게 된다.

여기서 상기 상부금형과 하부금형의 개방은 상기 스팀코어의 외주면에서 회전자코어쪽으로 삽입설치된 온도센서(1312)의 신호가 사출기에 전달되어 이루어지게 되는 단계(S6)와, 상기 상부금형과 하부금형의 형합은 상기 스팀코어의 외주면에서 회전자코어쪽으로 삽입설치된 온도센서(1312)의 신호가 사출기에 전달되어 이루어지게 되는 단계(S7)를 포함한다.

따라서 상기 온도센서(1312)의 신호가 사출기에 전달되어 상기 상부금형과 하부금형의 개방과 형합이 이루어지면서 모터의 로터 인서트 성형이 가능하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

1000 : 인서트 성형금형 1100 : 상부금형
1110 : 상원판 1111 : 히터장착코어
1200 : 회전자코어 1210 : 영구자석
1300 : 하부금형 1310 : 하원판
1311 : 스팀코어장착홈 1312 : 구속용가이드편
1320 : 스팀코어 1321 : 관통구멍
1322 : 유로 1323 : 가이드수용홈
1324 : 온도센서 1340 : 리프트어퍼코어
1350 : 리프트미들코어 1360 : 가이드블럭
1370 : 리프트 하부코어 1380 : 실린더(푸셔수단)
1390 : 가변슬라이더

Claims

히터장착코어가 설치된 상원판을 갖는 상부금형과, 다수개의 영구자석을 삽입한 상태인 회전자코어가 안착되는 하원판을 갖는 하부금형으로 이루어진 인서트 성형금형에 있어서,
상기 하원판의 상부에 형성된 스팀코어장착홈이 형성되고, 이 스팀코어장착홈에는 스팀코어장착홈의 직경보다 작은 직경으로 이루어지면서 중앙에 회전자코어가 안착되는 관통구멍이 형성된 스팀코어가 장착되며, 상기 스팀코어에는 상기 관통구멍을 둘러싸면서 유체가 흐르도록 유로가 설치되되,
상기 유로를 통해 온도가 하원판보다 30 ~ 110℃ 높은 온도의 유체가 흐르면 상기 스팀코어의 관통구멍과 외주면이 확경되고, 상기 유로를 통해 온도가 하원판의 온도로 유체가 흐르면 상기 스팀코어의 관통구멍과 외주면이 축경되면서, 상기 스팀코어의 관통구멍으로 삽입된 회전자코어를 선택적으로 감싸면서 착탈가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인서트 성형금형.
제 1항에 있어서,
상기 하원판의 스팀코어장착홈에는 방사방향으로 구속용가이드편이 설치되되, 상기 구속용가이드편은 스팀코어장착홈의 상부로 돌출되도록 설치되고,
상기 스팀코어의 하부면에는 돌출된 각각의 상기 구속용가이드편을 수용하면서 가이드되도록 가이드수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 인서트 성형금형.
제 1항에 있어서,
상기 유로는, 상기 스팀코어의 일측면에서 상측 또는 하측에 설치되어 들어간 쪽으로 유체가 배출되도록 구성되고, 상기 스팀코어의 타측면에서도 다른 상측 또는 하측에 설치되어 들어간 쪽으로 유체가 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 인서트 성형금형.
제 1항에 있어서,
상기 스팀코어의 일측면에서 관통구멍과 근접한 위치에 안착되도록 온도센서가 설치된 것을 특징으로 하는 인서트 성형금형.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스팀코어의 관통구멍으로 상승과 하강이 가능하도록 리프트어퍼코어가 설치되고, 이 리프트어퍼코어의 하부에는 리프트미들코어가 설치되며, 상기 리프트어퍼코어와 리프트미들코어는 일정한 간격이 유지되도록 보울트와 압축스프링으로 체결되고, 상기 리프트어퍼코어와 리프트미들코어의 접촉면에 설치된 가이드블럭에 의해 안내되도록 설치됨과 더불어, 상기 리프트미들코어의 하부에는 리프트하부코어와 고정되고, 상기 리프트하부코어는 하원판의 하부에 보울트와 압축스프링으로 체결되어 상기 리프트하부코어에서 리프트미들코어쪽으로 가해지는 외력이 제거되면 상기 리프트미들코어의 반대쪽으로 리프트하부코어를 탄력적으로 반발하도록 설치되는 한편, 상기 하원판의 하부에 위치한 실린더의 작동에 의해 전후진하는 가변슬라이더가 하원판의 중심쪽으로 들어오면 상기 리프트하부코어와 리프트미들코어 및 리프트어퍼코어가 순차적으로 상승하면서 상기 스팀코어로 유입된 회전자코어의 하부를 가압하고, 상기 가변슬라이더가 하원판의 중심에서 빠져나가면 리프트어퍼코어가 회전자코어의 하부를 가압하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 인서트 성형금형.
히터장착코어가 설치된 상원판을 갖는 상부금형과 하원판을 갖는 하부금형이 개방되는 단계와, 회전자코어가 안착되면 상부금형과 하부금형이 밀착된 상태로 성형하는 단계를 포함하는 모터의 회전자코어 인서트 성형방법에 있어서,
상기 하부금형이 상부금형과 떨어져서 개방되면 상기 하부금형의 스팀코어장착홈에 장착된 스팀코어의 유로를 통해 하원판보다 30 ~ 110℃ 높은 온도의 유체가 공급되어 스팀코어의 관통구멍과 외주면을 확장시키는 단계와,
상기 상부금형과 하부금형이 개방된 상태에서 스팀코어의 관통구멍이 확장되면 다수개의 영구자석을 각각 영구자석 삽입홀로 삽입한 상태인 회전자코어를 하부금형에 안착시키는 단계와,
상기 회전자코어가 스팀코어의 관통구멍에 장착되면 상기 스팀코어의 유로를 통해서 하원판의 온도로 유체가 공급되어 상기 관통구멍에 장착된 회전자코어를 감싸도록 수축시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자코어 인서트 성형방법.
히터장착코어가 설치된 상원판을 갖는 상부금형과 하원판을 갖는 하부금형이 개방되는 단계와, 회전자코어가 안착되면 상부금형과 하부금형이 밀착된 상태로 성형하는 단계를 포함하는 모터의 회전자코어 인서트 성형방법에 있어서,
상기 하부금형의 스팀코어장착홈에 장착된 스팀코어의 유로를 통해 하원판보다 30 ~ 110℃ 높은 온도의 유체가 공급되어 스팀코어의 관통구멍과 외주면을 확장시키는 단계와,
상기 스팀코어의 관통구멍이 확장되면 다수개의 영구자석을 각각 영구자석 삽입홀로 삽입한 상태인 회전자코어를 하부금형에 안착시키는 단계와,
상기 회전자코어가 스팀코어의 관통구멍에 장착되면 상기 스팀코어의 유로를 통해서 하원판의 온도로 유체가 공급되어 상기 관통구멍에 장착된 회전자코어를 감싸도록 수축시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자코어 인서트 성형방법.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,
상기 상부금형과 하부금형의 개방은 상기 스팀코어의 외주면에서 회전자코어쪽으로 삽입설치된 온도센서의 신호가 사출기에 전달되어 이루어지게 되는 단계와, 상기 상부금형과 하부금형의 형합은 상기 스팀코어의 외주면에서 회전자코어쪽으로 삽입설치된 온도센서의 신호가 사출기에 전달되어 이루어지게 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자코어 인서트 성형방법.