KR101532015B1 - 열 융착형 모터 코어 본딩장치 - Google Patents

Abstract

본 기재의 열 융착형 모터 코어 본딩장치는, 복수 개의 모터 코어 박판을 적층하여 접합하는 장치로서, 가열 챔버를 포함하고, 적층된 상기 복수 개의 모터 코어 박판을 가열하는 가열대, 상기 가열대의 후단에 연결되고, 상기 가열대에서 가열된 상기 복수 개의 모터 코어 박판을 질소 가스 분위기에서 가압하여 일체의 모터 코어를 형성하는 프레스부, 상기 프레스부의 후단에 연결되고, 균열 챔버를 포함하여 상기 모터 코어를 균열시키는 균열대, 및 상기 가열대, 프레스부, 균열대를 가로질러 이어지는 경로를 따라 이동하면서 상기 모터 코어를 이송하도록 구성된 체인 벨트를 포함한다.

Description

열 융착형 모터 코어 본딩장치{THERMAL BONDING APPARATUS FOR MOTOR CORE}

본 발명은 모터 코어 본딩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무방향성 전기강판으로부터 모터 코어를 제조하는 모터 코어 본딩장치에 관한 것이다.

변압기, 모터 등과 같은 전기기기에는 전압을 변환시키거나 자기장을 발생시키기 위하여 외주면에 도선이 권취되는 철심이라고도 불리는 코어가 사용되며, 이 코어는 특정한 형태로 타발된 다수의 코어 강판을 적층 결합시킨 것이다. 저급의 전기기기에는 일반 냉연강판이 사용되고, 고급의 전기기기에는 전기강판이 사용되는 것이 일반적이나, 제품의 고급화와 에너지 손실 저감을 위해 일반 냉연강판 코어도 점차 전기강판 코어로 전환되고 있다.

각종 전기기기에 사용되는 전기강판은 자기적 성질 및 이용 분야에 따라 크게 방향성 전기강판(Grain-Oriented Electrical Steel Sheet)과 무방향성 전기강판(Non-Oriented Electrical Steel Sheet)으로 구분된다.

방향성 전기강판은 압연 방향의 자기적 성질이 타 방향의 자기적 성질에 비하여 한층 뛰어나도록 제조된 것으로, 변압기와 같이 일정한 방향으로 자화가 일어나게 되는 정지된 상태로 사용되는 정지 기기에 주로 사용된다. 반면에, 무방향성 전기강판은 압연 방향에 관계 없이 평균 자성이 우수하도록 제조되는 강판으로서, 모터와 같이 회전에 의해 자화되는 방향이 일정하지 않고 계속 변화하게 되는 회전기기에 주로 사용된다.

각종 전기기기에 사용되는 코어는 타발→적층→체결→권선 등과 같은 일련의 작업 공정을 통하여 조립되는데, 적층된 코어를 구성하는 각 코어 강판과 코어 강판 사이의 결합 강도가 작을 경우에는 모터, 변압기 등과 같은 전기기기의 제조 공정 중 코어에 가해질 수 있는 각종 기계적 충격 등에 의해 적층 결합된 코어로부터 코어 강판이 분리 또는 이탈하게 되어 불량 코어가 발생할 수 있다.

따라서 코어를 제조할 때에는 상기와 같은 공정 중의 충격뿐만 아니라 제품의 사용 중에 발생될 수도 있는 충격 등에 의해 코어 강판이 이탈되거나 적층 상태가 변형되는 것이 방지될 수 있을 정도의 코어 강판간 결합 강도가 확보되어야 하는 바, 종래의 결합 방법으로는 용접, 클램핑, 인터로킹 등을 적용하였으며, 이러한 방법을 적용하여 결합된 모터 코어의 일례를 도 4에 나타내었다.

그러나 종래의 결합 방법에 따를 경우, 공수 증가는 물론 상온 및 고온 접착력이 낮아서 낱장 코어의 계면 사이(즉, 취약 경계면)로 오일이 침투하거나 판간 절연효과가 떨어지는 문제가 발생할 우려가 있었다.
한국등록특허 제0310157호(발명의 명칭 : 스핀들 모터의 코어 제조방법, 등록일 : 2001.9.13)은 종래 코어 제조방법을 개시하고 있다.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명의 일 측면은 친환경 차량(HEV, EV) 등에 적용되는 구동 모터의 효율을 극대화 하기 위해서 무방향성 전기강판의 표면에 도포된 접착용액의 열 융착에 의해 적층된 모터 코어 박판을 결합할 수 있는 열 융착형 모터 코어 본딩장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치는, 복수 개의 모터 코어 박판을 적층하여 접합하는 장치로서, 가열 챔버를 포함하고, 적층된 상기 복수 개의 모터 코어 박판을 가열하는 가열대, 상기 가열대의 후단에 연결되고, 상기 가열대에서 가열된 상기 복수 개의 모터 코어 박판을 질소 가스 분위기에서 가압하여 일체의 모터 코어를 형성하는 프레스부, 상기 프레스부의 후단에 연결되고, 균열 챔버를 포함하여 상기 모터 코어를 균열시키는 균열대, 및 상기 가열대, 프레스부, 균열대를 가로질러 이어지는 경로를 따라 이동하면서 상기 모터 코어를 이송하도록 구성된 체인 벨트를 포함한다.

상기 프레스부는, 프레스 챔버의 내부에서 상하로 왕복운동할 수 있도록 구성된 상부 유동 프레스판, 및 상기 상부 유동 프레스판의 하방에 대응하여 상기 프레스 챔버 내부에 위치하는 하부 고정 프레스판을 포함하고, 상기 상부 유동 프레스판과 하부 고정 프레스판 사이에서 상기 복수 개의 모터 코어 박판을 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 프레스 챔버의 상단에서, 외부의 질소 공급기와 상기 프레스 챔버의 내부를 연결하도록 구성된 질소 공급라인을 포함할 수 있다.

상기 하부 고정 프레스판은 상기 체인 벨트의 이동 경로를 따라 오목하게 형성된 요홈을 포함할 수 있다.

상기 가열 챔버, 프레스 챔버, 및 균열 챔버는 서로 연통하도록 구성되고, 상기 가열 챔버의 입구에 설치되는 제1 게이트와, 상기 균열 챔버의 출구에 설치되는 제2 게이트를 포함할 수 있다.

상기 프레스부는, 가압력 1 ~ 1,000N, 가압 시간 5 ~ 180분, 가압 온도 120 ~ 300℃의 조건에서 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기한 바와 같은 열 융착형 모터 코어 본딩장치에 의하면, 모터 코어 제작 공정의 공수를 줄일 수 있으며, 동시에 판간 접착력을 확보하여 견고한 모터 코어 제작이 가능하고, 판간 절연 효과를 향상시켜 와전류 손실 예방과 무방향성 전기강판의 층간 소음 감소 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치를 이용하여 제조한 모터 코어의 일례를 나타낸 이미지 사진이다.
도 4는 기존의 결합방법에 의해 제조한 모터 코어의 일례를 나타낸 이미지 사진이다.
도 5의 (a)와 (b)는 기존의 모터 코어 본딩장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 평면도와 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 발명에 있어서 "~상에"라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치를 이용하여 제조한 모터 코어의 일례를 나타낸 이미지 사진이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치(100)는 복수 개의 모터 코어 박판(C)을 적층하여 접합하는 모터 코어 본딩장치로서, 가열대(10), 프레스부(50), 및 균열대(20)를 구비하여 구성된다.

가열대(10)는 가열 챔버를 포함하고, 적층된 상기 복수 개의 모터 코어 박판(C)을 가열하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 가열대(10)의 후단에는 프레스부(50)가 연결되고, 상기 프레스부(50)는 상기 가열대(10)에서 가열된 상기 복수 개의 모터 코어 박판(C)을 가스 분위기에서 가압하여 일체의 모터 코어를 형성한다.

상기 프레스부(50)의 후단에는 균열대(20)가 연결되고, 상기 균열대(20)는 상기 모터 코어를 균열처리 하도록 구성된다. 상기 균열대(20)의 후단에는 냉각대가 연결될 수 있으며, 상기 냉각대는 상기 모터 코어를 냉각시키도록 구성된다.

상기 가열대(10), 프레스부(50), 및 균열대(20)를 가로질러 이어지는 경로를 따라 이동하면서 상기 모터 코어를 이송하도록 체인 벨트(40)가 구성된다. 즉, 도 5를 참조하면, 체인 벨트(40)는 장치의 초입부와 말단부에 각각 구비된 기어에 연결되어 회전하면서 상기 가열대(10), 프레스부(50), 균열대(20) 및 냉각대(30)를 관통하여 이동하게 된다. 적층된 모터 코어 박판 또는 일체로 된 모터 코어는 상기 체인 벨트(40) 상에 놓여 진 상태에서 상기 체인 벨트(40)가 회전함에 따라 상기 가열대(10)로부터 상기 냉각대(30)까지 순차적으로 이동하게 된다.

프레스부(50)는 프레스 챔버의 내부에서 상하로 왕복운동 할 수 있도록 구성된 상부 유동 프레스판(51)과 상기 상부 유동 프레스판(51)의 하방에 대응하여 상기 프레스 챔버 내부에 위치하는 하부 고정 프레스판(52)을 포함한다. 즉, 상기 상부 유동 프레스판(51)은 구동 실린더(56)의 피스톤 로드에 연결되어 구동 실린더(56) 구동에 따라 승강 가능하도록 구성된다. 상기 하부 고정 프레스판(52)은 체인 벨트(40)의 이동 경로를 따라 오목하게 형성된 요홈(52a)을 구비하여, 상기 체인 벨트(40)의 이동에 장애가 되지 않도록 할 수 있다. 상기 상부 유동 프레스판(51)과 하부 고정 프레스판(52) 사이에 상기 복수 개의 모터 코어 박판(C)을 위치시키고, 상기 상부 유동 프레스판(51)을 하강시켜 상기 모터 코어 박판(C)을 가압할 수 있다. 이 때, 일례로, 가압력은 1 ~ 1,000N, 가압 시간은 5 ~ 180분, 가압 온도는 120 ~ 300℃의 조건에서 상기 모터 코어 박판을 가압하여 모터 코어를 형성할 수 있다.

상기 하부 고정 프레스판(52)은 통상 고정되어 있으나, 다른 예로, 승강 구동부를 구비하여 상하 운동할 수 있도록 구성될 수도 있다. 따라서 상부 유동 프레스판(51)의 하강 시 상기 하부 고정 프레스판(52)을 상승 시킴으로써 모터 코어 박판의 압착을 보다 효과적으로 수행할 수도 있으며, 상기 하부 고정 프레스판(52)을 하강시킴으로써 접합이 완료된 모터 코어가 체인 벨트(40)에 의해 이송될 수 있도록 할 수 있다.

프레스 챔버의 상단에는 질소 공급라인(58)이 구비되어 외부의 질소 공급기(미도시)와 상기 프레스 챔버의 내부를 연결하도록 구성된다. 상기 질소 공급라인(58)은 밀폐된 프레스 챔버 내부에 분위기 가스로 질소를 주입하고, 외부 공기 중 산소 유입을 차단시킴으로써 접합 중인 모터 코어의 산화를 예방할 수 있다.

상기 가열 챔버, 프레스 챔버 및 균열 챔버는 서로 연통하도록 구성되어 일체의 가열로를 형성할 수 있으며, 상기 가열 챔버의 입구에 제1 게이트(61)를 설치하고 상기 균열 챔버의 출구에 제2 게이트(62)를 설치할 수 있다. 따라서 상기 제1 게이트(61)와 제2 게이트(62)를 폐쇄하고 상기 질소 공급라인(58)을 통해 질소를 주입함으로써 모터 코어 박판의 접합 작업이 진행되는 동안 외부로부터 산소의 유입을 차단할 수 있다.

이하에서는, 상기 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 열 융착형 모터 코어 본딩장치를 이용하여 본딩 작업을 수행하는 과정을 상세히 설명한다.

먼저, 분자량이 1,000 이상 50,000 이하의 열가소성 Epoxy 접착수지에 나노미터 크기의 SiO₂, TiO₂ 및 ZnO가 치환되어 있는 유/무기 복합물에, 무기물인 인산(H₃PO₄) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 용해시켜 제조한 유/무기 복합물 접착용액 조성물을 무방향성 전기강판 표면에 도포한다.

다음으로, 특정 형상으로 가공된 복수 개의 모터 코어 박판(C)을 적층시키고, 이렇게 적층된 모터 코어 박판(C)을 체인 벨트(40)에 올려 가열대(10)로 진입시킨다. 가열대(10)에서는 온도를 올려 상기 모터 코어 박판(C)을 가열시키며, 일례로 120 ~ 300℃의 온도까지 승온시킬 수 있다.

다음으로, 상기 모터 코어 박판(C)을 프레스부(50)까지 옮긴 상태에서 체인 벨트(40) 구동을 정지시키고, 구동 실린더(56)를 구동하여 상부 유동 프레스판(51)을 하강시킨다. 하강된 상부 유동 프레스판(51)이 상기 모터 코어 박판(C)의 상단에 접한 상태에서 계속해서 압력을 가하여 적층된 모터 코어 박판(C)을 압착시킨다. 이 때, 제1 게이트(61)와 제2 게이트(62)를 폐쇄한 상태에서 질소 공급라인(58)을 통해 질소를 주입하여 가열로 내부를 질소 분위기로 유지함으로써 가열 중 산소와의 접촉에 따른 본딩 결함을 사전에 예방할 수 있다.

미리 설정된 가압 조건(온도, 가압력, 가압 시간 등) 하에서 모터 코어 박판()을 가압시키면 낱장의 모터 코어 박판(C)이 이에 도포된 유/무기 복합물 접착용액의 열 융착에 의해 서로 접합되어 일체의 모터 코어를 얻을 수 있다. 일례로, 가열로 내부의 가압 온도를 300℃로 유지한 상태에서 가압력 1~1,000N으로 5~180분 동안 가압하면 일체의 모터 코어를 얻게 된다.

상기와 같이 일체로 접합된 모터 코어는 가열로 외부를 빠져 나와 냉각대를 지나면 본딩 작업이 완료되고, 일례로 도 3에 도시된 바와 같은 모터 코어를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같은 조건으로 제작된 모터 코어를 고온(150℃) 접착력 및 고온(170℃) 내오일성를 평가하였을 때, 접착력이 0.5MPa 이상이 확보될 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 가열대 20: 균열대
30: 냉각대 40: 체인 벨트
50: 프레스부 51: 상부 유동 프레스판
52: 하부 고정 프레스판 52a: 요홈
56: 구동실린더 58: 질소 주입라인
61: 제1 게이트 62: 제2 게이트
C: 모터 코어 박판

Claims (6)

1. 복수 개의 모터 코어 박판을 적층하여 접합하는 모터 코어 본딩장치에 있어서,
   가열 챔버를 포함하고, 적층된 상기 복수 개의 모터 코어 박판을 가열하는 가열대;
   상기 가열대의 후단에 연결되고, 상기 가열대에서 가열된 상기 복수 개의 모터 코어 박판을 질소 가스 분위기에서 가압하여 일체의 모터 코어를 형성하는 프레스부;
   상기 프레스부의 후단에 연결되고, 균열 챔버를 포함하여 상기 모터 코어를 균열시키는 균열대;
   상기 균열대의 후단에 연결되어 상기 모터 코어를 냉각시키는 냉각대; 및
   상기 가열대, 프레스부, 균열대 및 냉각대를 가로질러 이어지는 경로를 따라 이동하면서 상기 모터 코어를 이송하도록 구성된 체인 벨트를 포함하고,
   상기 가열 챔버, 프레스 챔버, 및 균열 챔버는 서로 연통하도록 구성되고,
   상기 가열 챔버의 입구에 설치되는 제1 게이트와, 상기 균열 챔버의 출구에 설치되는 제2 게이트를 포함하는 열 융착형 모터 코어 본딩장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프레스부는,
   프레스 챔버의 내부에서 상하로 왕복운동할 수 있도록 구성된 상부 유동 프레스판; 및
   상기 상부 유동 프레스판의 하방에 대응하여 상기 프레스 챔버 내부에 위치하는 하부 고정 프레스판
   을 포함하여,
   상기 상부 유동 프레스판과 하부 고정 프레스판 사이에서 상기 복수 개의 모터 코어 박판을 가압할 수 있도록 구성된 열 융착형 모터 코어 본딩장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프레스 챔버의 상단에서, 외부의 질소 공급기와 상기 프레스 챔버의 내부를 연결하도록 구성된 질소 공급라인을 포함하는 열 융착형 모터 코어 본딩장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 하부 고정 프레스판은 상기 체인 벨트의 이동 경로를 따라 오목하게 형성된 요홈을 포함하는 열 융착형 모터 코어 본딩장치.
5. 삭제
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 프레스부는,
   가압력 1 ~ 1,000N, 가압 시간 5 ~ 180분, 가압 온도 120 ~ 300℃의 조건에서 가압할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 열 융착형 모터 코어 본딩장치.

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