KR101972985B1 - 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러 장의 코어를 삽입하여 장착한 회전축에 인서트 사출 방식으로 절연 부재를 장착하되, 회전축과 접하는 절연 부재의 가장자리가 회전축과 접하지 않도록 언더 컷을 형성하고, 이 언더 컷이 회전축과 절연 부재의 가장자리 사이에서 생기는 버를 덮을 수 있게 구성하므로, 인서트 사출로 버가 생기더라도 이를 제거하는 공정을 생략할 수 있고, 또한 회전축에 다른 구성을 조립할 때도 방해받지 않고 정확하고 신속하게 조립할 수 있게 한 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재 및 그 사출 금형을 제공하는 데 그 목적이 있다.

Description

정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재{ACCURATELY ASSEMBLED INSULATION MATERIALS FOR MOTOR}

본 발명은 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재 및 그 사출 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전축에 밀착하게 인서트 사출하는 절연 부재의 가장자리에 언더 컷을 형성하므로, 절연 부재의 가장리와 회전축이 접하는 곳에 형성되는 버(Burr)가 언더 컷에 가려지게 하여 이 버를 제거하지 않아도 되어 작업 공정 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전기 모터를 조립할 때 다른 구성과 간섭이 생기지 않아 신속하면서도 정확하게 조립할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 모터는 본체 안에 고정자 코일을 장착하고, 이 고정자 코일 안에 회전자를 장착한 다음, 이 회전자를 회전시켜서 원하는 운동 에너지를 얻는다. 아래의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 이러한 모터에 관한 기술이 개시되어 있다.

(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2015-0051309호

턴테이블, 로터 및 회전축을 일체화함에 따라 턴테이블의 무게 중심, 로터의 무게 중심 및 회전축의 축 중심을 정밀하게 일치시킬 수 있어 진동 발생 요인을 제거할 수 있는 스핀들 모터에 관한 것으로, 회전축; 상기 회전축에 중앙부가 고정이 되어 회전축과 같이 회전되며, 디스크의 일면이 안착이 되는 보디와 상기 보디에 탄성적으로 지지가 되며 디스크의 내주부가 지지가 될 때 상기 회전축을 따라 슬라이딩되는 슬라이딩 콘부를 구비하는 턴 테이블; 및 상기 턴 테이블의 보디에서 일체로 연장 형성된 로터 장착부의 내측에 장착되는 로터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2016-0094158호

개선된 구조를 가진 스테이터를 구비하는 모터에 관한 것으로, 코일이 권선되는 스테이터 코어들을 구비하는 스테이터, 상기 스테이터의 내측에 배치되어, 상기 스테이터와 상호 작용하여 회전하도록 구비되는 로터, 상기 로터에 장착되어 상기 로터와 함께 회전하는 회전축, 상기 코일과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판, 절연성 재질로 구비되어 상기 스테이터에 장착되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 장착되어, 상기 코일과 상기 인쇄회로기판을 연결하는 단자핀을 포함하고, 상기 인슐레이터의 일측에는 상기 회전축의 연장 방향으로 돌출된 단자핀 수용부가 구비되고, 상기 단자핀 수용부에 상기 단자핀이 수용된다.

한편, 이러한 기존 모터는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 회전자(R)를 구성하는 코어(C)와 코일(L) 사이를 절연해야 한다. 즉, 회전자(R)는 회전축(S)에 여러 장의 코어(C)를 압착하여 철심을 구성하고, 이 코어(C)에 코일(L)을 감아서 이 코일(L)에 전원을 공급하여 모터가 구동하게 구성한다. 이때, 코일(L)은 코어(C)에 형성한 홈에 끼워서 장착하는 데, 코일(L)이 코어(C)와 절연되지 않으면, 회전축(S)을 통해 본체와 전기적으로 연결되어 단락 현상이 발생한다.

이에, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 코어(C)와 코일(L) 사이에는 절연 부재(I)를 장착한다. 절연 부재(I)는 합성수지를 사출하여 제작한 다음 사출품을 회전축에 끼워서 조립하거나, 에폭시 분말을 분체 도장(Coating)하거나, 회전축에 직접 인서트 사출하는 방법을 주로 사용한다.

이 중에서, 인서트 사출은 대량 생산이 가능하고, 또한 원가 절감과 환경 공해를 방지할 수 있는 장점이 있어 많이 사용된다. 하지만, 이런 인서트 사출 방식으로 회전축에 절연 부재를 직접 사출할 때는 다음과 같은 문제가 발생한다.

(1) [도 1]과 같이, 인서트 사출은 회전축(S)에 직접 절연 부재(I)를 사출 성형하므로, [도 2(a)]와 같이, 절연 부재(I)의 끝이 깨끗하게 트림되어야 하나, 실제 인서트 사출하면 [도 2(b)]와 같이 절연 부재(I) 끝에 버(B:Burr)가 생긴다.

(2) 버(B)는 회전축(S)에 밀착하여 일체로 형성되므로, 회전축(S)에 베어링이나 정류자 등 다른 구성을 장착할 때 이 버(B)가 간섭을 일으켜서 다른 구성을 정확하게 장착하지 못하게 방해한다.

(3) 이에, 인서트 사출 방식으로 절연 부재(I)를 사출 성형하면, [도 2(b)]와 같이 회전축(S) 표면에 부착한 버(B)를 [도 2(a)]와 같이 제거해야 하는 작업을 거쳐야 한다.

(4) 이에, 절연 부재를 인서트 사출한 다음 별도로 버 제거 공정을 거쳐야 하므로, 불필요한 공정 추가로 생산성이 떨어질 뿐만 아니라, 버를 깨끗하게 제거하지 않으면 조립 불량으로 이어질 우려가 있다.

(5) 특히, 절연 부재와 같은 인서트 사출은, 그 사출 두께가 대략 0.5㎜를 넘지 않으므로, 사출한 뒤에는 거의 버가 발생하므로, 인서트 사출 후에는 반드시 버를 제거해야 한다.

(6) 만일, 이처럼 생긴 버를 제거하지 않거나 깨끗하게 제거하지 않고 모터를 조립하면, 조립 불량으로 이어질 뿐만 아니라 연료펌프 등에 사용하는 모터의 경우 주행 중 교통사고로 이어질 우려가 있다.

한국공개특허 제10-2015-0051309호 (공개일 : 2015.05.12) 한국공개특허 제10-2016-0094158호 (공개일 : 2016.08.09)

본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 여러 장의 코어를 삽입하여 장착한 회전축에 인서트 사출 방식으로 절연 부재를 장착하되, 회전축과 접하는 절연 부재의 가장자리가 회전축과 접하지 않도록 언더 컷을 형성하고, 이 언더 컷이 회전축과 절연 부재의 가장자리 사이에서 생기는 버를 덮을 수 있게 구성하므로, 인서트 사출로 버가 생기더라도 이를 제거하는 공정을 생략할 수 있고, 또한 회전축에 다른 구성을 조립할 때도 방해받지 않고 정확하고 신속하게 조립할 수 있게 한 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재는, 회전축(S)과 이 회전축(S)에 끼운 여러 장의 코어(C) 사이에 인서트 사출하여 코어(C)와 이 코어(C)에 삽입한 코일(L) 사이를 절연시켜 주는 절연 부재(10)에서, 상기 절연 부재(10)는, 상기 회전축(S)에 밀착하게 형성하는 끝단이 회전축(S)과 닿지 않으면서 이 회전축(S)에 형성된 버(B)보다 길게 돌출하여 이 버(B)를 덮을 수 있게 언더 컷(11)을 형성한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 절연 부재(10)는 두께(T)가 0.3~0.7㎜이고, 상기 버(B)는 돌출 길이(l)가 0.6~0.9㎜이며, 상기 언더 컷(11)의 돌출 길이(L)는 1.0~1.5㎜인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절연 부재(10)는 회전축(S)에 형성하는 길이를 설계 길이로 형성하고, 상기 버(B)는 상기 절연 부재의 설계 길이보다 짧게 형성하여 언더 컷(11)으로 둘러싸이게 한 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 인서트 사출할 때 회전축에 형성된 버(Burr)를 덮을 수 있는 크기로 언더 컷을 형성하므로, 이 버를 제거하지 않고도 다른 구성을 회전축에 쉽고 정확하게 장착할 수 있어 조립 효율을 높일 수 있다.

(2) 특히, 기존처럼 버를 제거하는 과정을 생략할 수 있어 제조 공정 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조비용 절감 효과도 함께 기대할 수 있다.

(3) 또한, 회전축에 형성하는 언더 컷의 길이를 설계 치수대로 형성하고, 이 회전축에 형성한 버의 길이가 이 언더 컷의 길이보다 짧게 형성되게 인서트 사출 성형하므로, 버가 외부로 노출되지 않아 이처럼 버를 제거하거나 회전축에 다른 구성을 조립할 때 버가 다른 구성과 간섭이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

(4) 특히, 종래 절연 부재는 그 두께가 0.5㎜ 정도로 얇게 제작하므로, 버는 이보다 더 얇게 형성되어 제거에 어려움이 있었으나, 본 발명에서는 이러한 버를 제거하지 않아도 되므로 조립 효율과 조립 정밀도를 더욱 높일 수 있다.

[도 1]은 모터의 구성을 보여주기 위해 개략적으로 도시한 모터의 개념도이다.
[도 2]는 모터를 구성하는 회전축에 절연 부재를 인서트 사출한 상태를 보여주는 [도 1]에서의 "A" 부분 확대 도면으로, (a)는 버가 생기지 않게 인서트 사출한 때를 보여주는 확대도이고, (b)는 버가 형성된 상태를 보여주는 확대도이다.
[도 3]은 본 발명에 따라 절연 부재를 인서트 사출 성형한 예를 보여주는 확대도이다.
[도 4]는 본 발명에 따른 절연 부재의 성형 크기를 기존 절연 부재와 비교해서 보여주기 위해 확대한 비교 도면이다.
[도 5]는 본 발명에 따라 절연 부재를 성형하는 금형을 개략적으로 보여주는 도면이다.
[도 6]은 본 발명에 따른 금형에서 슬리브의 결합 구조를 보여주기 위해 확대한 확대 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 한가지 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 정밀 조립할 수 있는 전기 모터는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 회전축(S)에 끼운 코어(C) 면과 이 회전축(S) 사이에 인서트 사출 성형하는 절연 부재(10)를 포함한다.

특히, 상기 절연 부재(10)는 회전축(S)과 접하는 가장자리에 언더 컷(11)을 형성하여 회전축(S)에 인서트 사출로 성형이 되는 버(B)를 덮을 수 있게 구성하므로 버(B)를 제거하지 않아도 되어 버 제거 공정을 생략할 수 있고, 또한 회전축(S)에 베어링이나 정류자 등과 같은 다른 구성을 바로 조립하더라도 정밀하게 정해진 위치에 조립할 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 관해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 회전축(S)은 모터의 회전자를 구성하여 회전 지지하는 축 부분이고, 코어(C)는 이 회전축(S)에 여러 장을 서로 겹쳐지게 끼워서 구성하여 코일(L)을 지지해서 이 코일(L)로 만들어진 전자기력으로 자화되는 모터를 구성하는 통상의 구성을 말한다.

절연 부재(10)는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 회전축(S)에 끼운 여러 장의 코어(C)가 코일(L)과 전기적으로 절연될 수 있도록 인서트 사출하여 일체로 형성한다.

이때, 절연 부재(10)는 코어(C) 면에 일체로 부착할 수 있도록 원판 형상으로 이루어지며, 원판 형태의 중앙에 회전축(S)이 끼워질 수 있도록 [도 3]과 같이 플랜지 형태로 돌출하여 코어(C) 면과 회전축(S) 외주에 일체로 인서트 사출된다.

특히, 본 발명은 이처럼 형성한 절연 부재(10)의 가장자리, 즉 회전축(S)과 접하는 가장자리에 언더 컷(11)을 더 형성함으로써, 회전축(S)과 접하게 형성되는 버(B)가 절연 부재(10) 밖으로 돌출하지 않게 하여 다른 구성을 조립할 때 간섭이 생기지 않게 하여 정밀하게 조립할 수 있고, 또한 이 버(B)를 제거하는 작업 공정을 없애 생산성을 높일 수 있게 한 것이다.

이를 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 인서트 사출 방식으로 절연 부재(10)를 성형하면, [도 2(b)]와 같이 회전축(S)과 접하는 절연 부재(10)의 가장자리 부분에 버(B)가 형성되어 회전축(S)에 밀착 성형이 되게 된다.

이에, 본 발명은, [도 3]과 같이, 회전축(S)과 접하는 절연 부재(10)의 가장자리 부분이 이 회전축(S)과 접하지 않도록 언더 컷(11)을 형성함으로써, 회전축(S)에 절연 부재(10)를 인서트 사출했을 때 이 언더 컷(11) 부분이 버(B)를 감싸는 형태가 되게 구성하므로, 버(B)를 제거하지 않고 바로 사용할 수 있게 한 것이다.

이때, 상기 언더 컷(11)은, [도 4]와 같이, 그 가장자리까지의 길이가 실제 설계에서 설정한 길이가 되게 형성하고, 버(B)가 이 언더 컷(11)의 가장자리 밖으로 돌출되지 않는 길이로 형성되게 구성함으로써, 회전축(S) 표면에 버(B)가 형성되더라도 언더 컷(11)의 가장자리 밖으로 돌출하지 않으므로, 회전축(S)에 정류자나 베어링 등을 장착할 때 이들 구성이 언더 컷(11)의 가장자리와 밀착하게 장착하여 정밀 조립이 가능할 뿐만 아니라 버(B)를 제거하지 않더라도 이처럼 조립할 수 있게 한 것이다.

[도 4]에서, 중심선은 실제 설계상에서 절연 부재(10)의 가장자리가 회전축(S)에 형성되는 위치를 보여주기 위해 종래 버가 돌출되는 경우와 본 발명에 따라 절연 부재(10)를 형성한 때 그 가장자리를 연결한 가상선을 나타낸다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 절연 부재(10)는, [도 3]과 같이, 그 두께(T)가 0.3~0.7㎜, 가장 바람직하게는 0.5㎜로 인서트 사출하여 성형하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 언더 컷(11)의 돌출 길이(L)는 1.0~1.5㎜, 가장 바람직하게는 1.2㎜로 형성하는 것이 좋다. 또한, 버(B)의 돌출 길이(l)는 언더 컷(11)의 돌출 길이(L)보다 짧은 0.6~0.9㎜, 가장 바람직하게는 0.8㎜로 형성하는 것이 가장 바람직하다.

이상과 같이 이루어진 본 발명은 회전축(S)과 접하는 절연 부재(10)의 가장자리에 언더 컷(11)을 형성하여 이 가장자리 부분이 회전축(S)과 접촉하지 않게 구성하므로, 언더 컷(11)의 안쪽에서 버(B)가 생성되더라도 절연 부재(10)의 가장자리 밖으로 튀어나오지 않아 이 버(B)를 제거하지 않아도 되므로 버 제거 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라 버를 제거하지 않고 바로 다른 구성을 조립하더라도 정밀하게 원하는 위치에 다른 구성을 조립할 수 있다.

(금형 구조)

본 발명은, [도 5] 및 [도 6]과 같이, 이처럼 언더 컷(11)을 형성하는 금형을 포함한다. 상기 금형은 통상적으로 여러 장의 코어(C)를 끼운 회전축(S) 주변을 감싸면서 이 코어(C)와 회전축(S)과의 사이에 절연 부재(10)를 인서트 사출할 수 있도록 합형과 이형하는 제1 및 제2 금형(100, 200)을 포함한다.

특히, 상기 제2 금형(200)에는, [도 5] 및 [도 6]과 같이, 절연 부재(10)가 회전축(S) 둘레를 감싸면서 일체로 인서트 사출할 때, 이 절연 부재(10)의 가장자리에 언더 컷(11)을 성형할 수 있도록 제1 및 제2 슬리브(210, 220)를 포함한다.

상기 제1 슬리브(210)는, [도 5] 및 [도 6]과 같이, 실린더 형상으로 이루어지고, 상기 회전축(S)에 미리 정한 간격만큼 떨어지게 끼워져서 절연 부재(10)의 두께를 형성하게 한다.

상기 제2 슬리브(220)는, [도 5] 및 [도 6]과 같이, 상기 제1 슬리브(210)와 회전축(S) 사이에 밀착하게 끼워지게 구성한다. 특히, 상기 제2 슬리브(220)는 가장자리에 언더 컷 돌기(221)를 돌출 성형하여, 절연 부재(10)를 인서트 사출할 때 언더 컷(11)이 형성될 수 있게 구성한다.

이처럼 이루어진 본 발명에 따른 금형은 회전축(S)과 제1 및 제2 슬리브(210, 220)로 둘러싸인 공간에 절연 부재(10)를 인서트 사출할 수 있게 되고, 특히 상기 제2 슬리브(220)를 통해 절연 부재(10)의 가장자리에 언더 컷(11)을 성형할 수 있게 된다.

10 : 절연 부재
11 : 언더 컷
100 : 제1 금형
200 : 제2 금형
210 : 제1 슬리브
220 : 제2 슬리브
221 : 언더 컷 돌기

Claims (4)

1. 회전축(S)과 이 회전축(S)에 끼운 여러 장의 코어(C) 사이에 인서트 사출하여 코어(C)와 이 코어(C)에 삽입한 코일(L) 사이를 절연시켜 주는 절연 부재(10)에서,
   상기 절연 부재(10)는,
   상기 회전축(S)에 밀착하게 형성하는 끝단이 회전축(S)과 닿지 않으면서 이 회전축(S)에 형성된 버(B)보다 길게 돌출하여 이 버(B)를 덮을 수 있게 언더 컷(11)을 형성한 것을 특징으로 하는 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재.
   
2. 제1 항에서,
   상기 절연 부재(10)는 두께(T)가 0.3~0.7㎜이고,
   상기 버(B)는 돌출 길이(l)가 0.6~0.9㎜이며,
   상기 언더 컷(11)의 돌출 길이(L)는 1.0~1.5㎜인 것을 특징으로 하는 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연부재.
   
3. 제1 항 또는 제2 항에서,
   상기 절연 부재(10)는 회전축(S)에 형성하는 길이를 설계 길이로 형성하고,
   상기 버(B)는 상기 절연 부재의 설계 길이보다 짧게 형성하여 언더 컷(11)으로 둘러싸이게 한 것을 특징으로 하는 정밀 조립할 수 있는 전기 모터용 절연 부재.
   
4. 삭제

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