KR101768206B1

KR101768206B1 - 다층 마그넷 제조방법

Info

Publication number: KR101768206B1
Application number: KR1020160058537A
Authority: KR
Inventors: 오홍석; 이영수; 공군승
Original assignee: 성림첨단산업(주)
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2017-08-16

Abstract

다층 마그넷 제조방법에 관한 것으로,
마그넷 소재를 다수개의 마그넷 블록으로 절단하는 절단단계; 절연접착제를 통해 분할된 다수개의 마그넷 블록을 다시 하나로 접합하면서 마그넷 블록과 마그넷 블록의 사이 마다에 절연접합층을 형성하는 접합단계; 접합단계에서 접합된 다층 마그넷의 표면을 연마하여 전체 길이 및 폭, 두께의 치수를 설정하는 가공단계; 다층 마그넷의 표면에 절연 또는 부식방지를 위한 보호코팅층을 형성하는 표면코팅단계;를 포함하는 기술 구성을 통하여
절단과 접합, 가공, 표면코팅의 적은 수의 제조공정을 통해 간편하게 다층 마그넷을 제조할 수 있게 되므로 다층 마그넷의 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있게 되는 것이다.

Description

다층 마그넷 제조방법 { LAMINATED MAGNET MANUFACTURING METHOD }

본 발명은 다층 마그넷 제조방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 다수개의 분할 마그넷 블록을 절연 접착하여 다층구조를 가지는 다층 마그넷을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 자동차, 전기자동차 및 플러그인 하이브리드 등의 그린카에서 사용되고 있는 모터는 고속 고출력이 요구되므로 희토류 마그넷(Nd계열) 동기모터(PMSM)가 사용되고 있으며, 회전자와 고정자, 하우징 및 샤프트로 구성된다.

또한, 그린카를 비롯한 산업 전반에서 소형, 경량화가 필수적인 구동시스템에 고에너지적의 희토류계 마그넷을 적용한 모터가 널리 적용되고 있다.

희토류 마그넷은 높은 도전율을 갖기 때문에 모터 구동 중 와전류가 발생한다.

상기 와전류는 열손실로 나타나고, 이러한 발열로 인하여 마그넷의 성능저하 및 모터 효율이 저감되는 문제가 있다.

또한 소형화를 위하여 모터의 속도는 계속해서 증가하는 추세이며, 그에 따라 와전류 손실도 증가된다.

특히 회전자의 발열은 구조상 냉각이 어렵고, 마그넷의 온도상승은 마그넷의 성능저하를 유발하므로 마그넷의 와전류를 저감하는 대안이 필요하다.

최근 그린카용 구동 모터는 와전류 저감 대책으로 와전류 저감을 위한 모터 형상 최적설계 및 마그넷의 분할조립을 한다.

도 1은 다층 마그넷의 예시도이고, 도 2 및 도 3은 다층 마그넷의 와전류밀도 시뮬레이션 결과를 나타낸 그림 및 그래프이다.

그러나 마그넷을 분할하여 회전자를 제조할 경우 공정이 복잡해져 제조단가 상승의 원인이 된다.

따라서 절연층을 포함하되, 하나의 블럭으로 형성되어 모터 제조가 용이하고 와전류를 저감할 수 있는 다층구조 희토류 마그넷 설계와 제조기술이 요구되고 있다.

하기의 특허문헌 1에는 와전류 발생을 억제할 수 있는 분할 적층형 영구자석의 제조방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1의 분할 적층형 영구자석의 제조방법은 영구자석 모재를 분할하는 제1공정; 분할된 자석편의 전체면을 절연피막처리하는 제2공정; 절연피막처리된 자석편을 접합하는 제3공정; 접합체가 소정의 치수가 되도록 가공하는 제4공정; 가공 후의 접합체 전체면에 절연피막처리를 실시하는 제5공정;를 포함한다.

하기의 특허문헌 2에는 절결홈을 따라 파단 분할함으로써 형성한 복수의 자석편끼리를, 파단면 사이에 접착제를 개재시키고, 서로 정렬시켜서 결합하는 회전 전기 기기에 배치되는 영구자석의 제조장치 및 그 제조방법이 개시되어 있다.

하기의 특허문헌 3에는 2개 이상의 분할 영구자석을 집합시켜 제조하는 영구자석의 제조 방법이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 특개2003-134750호 (2003년 05월 09일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0020915호 (2013년 03월 04일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0116849호 (2012년 10월 23일 공개)

그러나 상기 특허문헌 1 내지 특허문헌 3을 포함한 종래 기술에 따른 다층 마그넷 제조방법은 제조공정이 복잡하여 다층 마그넷의 제조가 어렵고, 그에 따라 다층 마그넷의 원가상승을 유발하게 되는 문제가 있었다.

예를 들어 특허문헌 1의 경우 영구자석 모재를 분할한 후에 자석편의 전체면을 절연피막처리하기 때문에 제조시간과 제조비용이 증가하게 되고, 접합한 후에 표면 및 모서리 등을 가공하는 과정에서 자석편의 절연피막이 손상되므로 접합체의 전체면을 다시 절연피막처리해야 하는 문제가 있었다.

또한, 자석편의 접합면에도 절연피막층이 형성되고, 절연피막층에 또다시 절연접착층이 형성되기 때문에 자석편과 자석편의 간격이 크게 되고, 그에 따라 치수관리가 어렵게 될 뿐 아니라 자석 전체의 부피 및 자력이 감소되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래 기술에 따른 다층 마그넷 제조방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 단순한 공정으로 다층 마그넷을 손쉽게 제작할 수 있도록 함으로써 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있도록 하는 다층 마그넷 제조방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 그 다른 목적이 다층 마그넷의 제조과정에서 마그넷의 부피감소 및 자력손실을 최소화할 수 있도록 하고, 치수관리를 보다 용이하게 할 수 있도록 하는 다층 마그넷 제조방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법은 마그넷 소재를 다수개의 마그넷 블록으로 절단하는 절단단계; 절연접착제를 통해 분할된 다수개의 마그넷 블록을 다시 하나로 접합하면서 마그넷 블록과 마그넷 블록의 사이 마다에 절연접합층을 형성하는 접합단계; 접합단계에서 접합된 다층 마그넷의 표면을 연마하여 전체 길이 및 폭, 두께의 치수를 설정하는 가공단계; 다층 마그넷의 표면에 절연 또는 부식방지를 위한 보호코팅층을 형성하는 표면코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법은 접합단계에서 마그넷 블록의 접합면에 열경화성의 절연접착제를 도포하여 마그넷 블록을 접착하고, 적층지그를 통해 각 마그넷 블록의 접합면을 가압하고, 적층지그로 적층 가압된 마그넷 블록을 가열로에 투입하여 가열한 후 냉각하여 각 마그넷 블록을 상호 접합하되, 적층지그가 적층본체 및 전방 가압부재, 후방 가압부재, 좌측 가압부재, 우측 가압부재, 가압나사를 포함하고, 적층본체의 상단 중앙에 +자형의 구획돌출부가 마련되고, +자형 구획돌출부에 의해 4개의 적층공간 마련되어 가압나사를 통해 적층본체에 분리 가능하게 체결되는 각 가압부재로 4개의 다층 마그넷을 동시 적층하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법은 가공단계에서 다른 부품과의 조립성을 좋게 하기 위해 다층 마그넷의 각 모서리 부위를 둥글게 가공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법은 표면코팅단계의 보호코팅층은 에폭시 수지나 에나멜 수지, 니켈, 티타늄, 알루미늄 중의 어느 하나를 증착하거나 도금하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법에 의하면, 절단과 접합, 가공, 표면코팅의 적은 수의 제조공정을 통해 간편하게 다층 마그넷을 제조할 수 있게 되므로 다층 마그넷의 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법에 의하면, 각 마그넷 블록 사이에 적당한 두께의 절연접합층을 형성할 수 있게 되므로 와전류 손실을 보다 효율적으로 방지할 수 있게 되고, 마그넷의 부피감소나 자력손실이 최소화되어 다층 마그넷의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 다층 마그넷의 예시도,
도 2 및 도 3은 다층 마그넷의 와전류밀도 시뮬레이션 결과를 나타낸 그림 및 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법의 공정도,
도 5는 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법의 제조과정을 나타낸 그림,
도 6은 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법의 마그넷 블록 적층예시도.

이하 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.

도 3은 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법의 공정도이고, 도 4는 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법의 제조과정을 나타낸 그림이다.

본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법은 절단단계, 접합단계, 가공단계, 표면코팅단계를 포함한다.

절단단계는 장방형의 마그넷 소재(11)를 다수개의 마그넷 블록(12)으로 절단하는 단계이다.

절단단계에서는 와이어 커팅기계 또는 그밖의 절단기계를 이용하여 마그넷 소재(11)를 가로방향 또는 세로방향으로 절단하여 다수개의 마그넷 블록(12)으로 분할한다.

접합단계는 절연접착제를 통해 분할된 다수개의 마그넷 블록(12)을 다시 하나로 접합하면서 마그넷 블록(12)과 마그넷 블록(12)의 사이 마다에 절연접합층(13)을 형성하는 단계이다.

접합단계에서는 마그넷 블록(12)의 접합면에 열경화성의 절연접착제를 도포하여 마그넷 블록(12)을 접착하고, 적층지그를 통해 각 마그넷 블록(12)의 접합면을 가압하고, 적층지그로 적층 가압된 마그넷 블록(12)을 가열로에 투입하여 일정온도로 가열한 후 냉각하여 각 마그넷 블록(12)을 상호 접합하고, 각 마그넷 블록(12) 사이에 마련되는 절연접합층(13)을 통해 각 마그넷 블록(12)이 절연되도록 한다.

접합단계에서 사용되는 절연접착제는 절연성과 접합성이 우수한 열경화성의 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법의 마그넷 블록 적층예시도이다.

본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법의 접합단계에서 사용되는 적층지그(100)는 도 6과 같이 적층본체(110) 및 전방 가압부재(120), 후방 가압부재(130), 좌측 가압부재(140), 우측 가압부재(150), 가압나사(160)를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

상기 적층지그(100)는 적층본체(110)의 상단 중앙에 +자형의 구획돌출부(111)가 마련되고, +자형 구획돌출부(111)에 의해 4개의 적층공간(S)이 마련되어 가압나사(160)를 통해 적층본체(110)에 분리 가능하게 체결되는 각 가압부재(120)(130)(140)(150)로 4개의 다층 마그넷(10)을 동시 적층할 수 있는 형태이다.

가공단계는 접합단계에서 접합된 다층 마그넷(10)의 표면을 연마하여 전체 길이 및 폭, 두께의 치수를 정확하게 설정하고, 다른 부품과의 조립성을 좋게 하기 위해 다층 마그넷(10)의 각 모서리 부위를 둥글게 가공하는 단계이다.

가공단계의 다층 마그넷(10)의 표면을 연마하여 각 부위의 치수를 설정하는 과정은 접합단계에서 다층 마그넷(10)의 표면으로 누출된 절연접착제 등의 이물질을 제거하여 다음 단계인 표면코팅단계에서 다층 마그넷(10)의 표면에 보호코팅층이 안정적으로 형성될 수 있도록 한다.

가공단계에서 다층 마그넷(10)의 모서리 부위를 둥글게 가공하게 되면 다층 마그넷(10)을 다른 부품에 용이하게 조립할 수 있게 됨은 물론 다층 마그넷(10)의 취급과정에서 작업자의 부상을 방지할 수 있게 된다.

표면코팅단계는 다층 마그넷(10)의 표면에 절연 또는 부식방지를 위한 보호코팅층을 형성하는 단계이다.

표면코팅단계에서 보호코팅층은 절연성이 뛰어난 에폭시 수지나 에나멜 수지를 증착하거나 도장하는 방식으로 형성할 수 있다.

또한, 표면코팅단계에서 보호코팅층은 내식성이 뛰어난 니켈, 티타늄, 알루미늄을 증착하거나 도금하는 방식으로 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 다층 마그넷 제조방법은 절단단계에서 마그넷 소재(11)를 다수개의 마그넷 블록(12)으로 절단하고, 접합단계에서 다수개의 마그넷 블록(12)을 하나의 다층 마그넷(10)으로 접합하면서 각 마그넷 블록(12) 사이에 절연접합층(13)을 형성한다.

또한, 가공단계에서 다수개의 마그넷 블록(12)이 하나로 접합된 다층 마그넷(10)의 표면 및 모서리를 가공하여 길이, 폭, 두께를 정밀하게 설정한 후 표면코팅단계에서 다층 마그넷(10)의 표면에 보호코팅층을 형성한다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10 : 다층 마그넷
11 : 마그넷 소재
12 : 마그넷 블록
13 : 절연접합층
100 : 마그넷 적층지그
110 : 적층본체
120, 130, 140, 150 : 가압부재
160 : 가압나사

Claims

마그넷 소재(11)를 다수개의 마그넷 블록(12)으로 절단하는 절단단계;
절연접착제를 통해 분할된 다수개의 마그넷 블록(12)을 다시 하나로 접합하면서 마그넷 블록(12)과 마그넷 블록(12)의 사이 마다에 절연접합층(13)을 형성하는 접합단계;
접합단계에서 접합된 다층 마그넷(10)의 표면을 연마하여 전체 길이 및 폭, 두께의 치수를 설정하는 가공단계;
다층 마그넷(10)의 표면에 절연 또는 부식방지를 위한 보호코팅층을 형성하는 표면코팅단계;를 포함하는 다층 마그넷 제조방법에 있어서,
접합단계는,
마그넷 블록(12)의 접합면에 열경화성의 절연접착제를 도포하여 마그넷 블록(12)을 접착하고, 적층지그를 통해 각 마그넷 블록(12)의 접합면을 가압하고, 적층지그로 적층 가압된 마그넷 블록(12)을 가열로에 투입하여 가열한 후 냉각하여 각 마그넷 블록(12)을 상호 접합하되,
적층지그(100)는 적층본체(110) 및 전방 가압부재(120), 후방 가압부재(130), 좌측 가압부재(140), 우측 가압부재(150), 가압나사(160)를 포함하고,
적층본체(110)의 상단 중앙에 +자형의 구획돌출부(111)가 마련되고, +자형 구획돌출부(111)에 의해 4개의 적층공간(S)이 마련되어 가압나사(160)를 통해 적층본체(110)에 분리 가능하게 체결되는 각 가압부재(120)(130)(140)(150)로 4개의 다층 마그넷(10)을 동시 적층하는 것을 특징으로 하는 다층 마그넷 제조방법.
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제1항에 있어서,
가공단계는 다른 부품과의 조립성을 좋게 하기 위해 다층 마그넷(10)의 각 모서리 부위를 둥글게 가공하는 것을 특징으로 하는 다층 마그넷 제조방법.
제1항에 있어서,
표면코팅단계의 보호코팅층은 에폭시 수지나 에나멜 수지, 니켈, 티타늄, 알루미늄 중의 어느 하나를 증착하거나 도금하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 마그넷 제조방법.