KR102155609B1

KR102155609B1 - 권상기용 액시얼 타입 모터 및 이에 대한 스테이터 코어 제작 장치

Info

Publication number: KR102155609B1
Application number: KR1020180079999A
Authority: KR
Inventors: 이정우
Original assignee: 주식회사 나우테크
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-09-14
Also published as: US20200021174A1; KR20200006352A

Abstract

본 발명은 권상기용 액시얼 타입 모터 및 이에 대한 스테이터 코어 제작 장치에 관한 것으로, 개방 슬롯이 형성된 박판 소재를 롤링 적층하는 방식으로 스테이터 코어를 제작하며, 박판 소재의 롤링 적층 과정에서 박판 소재의 외주면을 가압 롤러를 통해 가압함으로써, 박판 소재의 인장력에 의한 변형을 방지할 수 있고, 이에 따라 개방 슬롯의 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있고 박판 소재의 적층 과정에서 들뜸 현상 등을 방지할 수 있어 제작 불량률을 현저히 감소시키고 제작 비용을 절감할 수 있으며 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있고, 박판 소재를 롤링 적층하는 과정에서 권취 롤러에 대한 속도 제어를 통해 박판 소재의 권취 상태를 조절함으로써, 개방 슬롯에 대한 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있고 더욱 신속한 작업 공정이 가능한 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치를 제공한다.

Description

권상기용 액시얼 타입 모터 및 이에 대한 스테이터 코어 제작 장치{AXIAL TYPE MOTOR FOR TRACTION MACHINE WITH STATOR CORE AND PRODUCING APPATATUS THEREFOR}

본 발명은 권상기용 액시얼 타입 모터 및 이에 대한 스테이터 코어 제작 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 개방 슬롯이 형성된 박판 소재를 롤링 적층하는 방식으로 스테이터 코어를 제작하며, 박판 소재의 롤링 적층 과정에서 박판 소재의 외주면을 가압 롤러를 통해 가압함으로써, 박판 소재의 인장력에 의한 변형을 방지할 수 있고, 이에 따라 개방 슬롯의 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있고 또한 박판 소재의 적층 과정에서 들뜸 현상 등을 방지할 수 있어 제작 불량률을 현저히 감소시키고 제작 비용을 절감할 수 있으며 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있고, 박판 소재를 롤링 적층하는 과정에서 권취 롤러에 대한 속도 제어를 통해 박판 소재의 권취 상태를 조절함으로써, 개방 슬롯에 대한 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있고 더욱 신속한 작업 공정이 가능한 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치 및 스테이터 코어에 관한 것이다.

일반적으로 엘리베이터는 초고층 건물 시대의 필수적인 장치이며, 지속적으로 그 수요와 경쟁이 증가하고 있으며 다양한 형태로 발전하고 있다. 그 중 기계실 없는 엘리베이터는 공간 절약형 승강기를 대표하며 최근 많은 관심을 끌고 있다.

기계실 없는 엘리베이터를 구현하기 위해 필수적인 것이 권상기의 소형화라 할 수 있으며, 권상기의 소형화를 위해서는 레이디얼 타입의 모터보다 액시얼 타입의 모터를 적용하는 것이 설치 공간 확보에 유리하고 출력 밀도가 높아 소형으로도 높은 출력을 낼 수 있어 더욱 유리하다 할 것이다.

레이디얼 타입 모터는 로터와 스테이터가 회전축의 반경 방향으로 배치되는 구조인데 반해, 액시얼 타입 모터는 로터와 스테이터가 회전축 방향으로 일렬 배치되는 구조이며, 이에 따라 모터의 슬림화가 가능하다는 점에서 더욱 유리하다.

현재 엘리베이터 권상기에 대해서는 액시얼 타입 모터를 적용한 타입이 아직 양산되고 있지는 않은 상황이며, 다수의 기업이나 연구소에서 액시얼 타입 모터를 적용한 권상기에 대해 연구 개발이 진행중인 실정이다. 그러나 액시얼 타입 모터는 그 제작이 상대적으로 어려워 아직까지 만족할 만한 제작 방법이나 제작 장치가 개발되지 못하고 있는 실정이다.

도 1은 일반적인 액시얼 타입 모터의 구조를 개략적으로 도시한 도면, 도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어에 대한 제작 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 액시얼 타입 모터는 회전축(3)에 대해 서로 대향되게 배치되는 평판형의 로터 코어(2)와 스테이터 코어(1)를 포함하여 구성된다. 로터 코어(2)는 영구자석과 자성체로 구성된 영구 자석을 갖는 평판형 로터 코어가 주로 사용되고 있으며, 스테이터 코어(1)는 원판형의 자성체 플레이트(5)에 돌출 코어(4)가 원주 방향을 따라 이격되게 다수개 형성된 형태로 구성되며, 돌출 코어(4)의 사이 공간으로 전자기력을 유도하는 전선 코일(미도시)이 권취된다.

이때, 스테이터 코어(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 돌출 코어(4)를 세그먼트 별로 별도로 제작하여 원판형의 자성체 플레이트(5)에 각각 결합하는 방식으로 제작될 수 있는데, 이 경우, 모터의 크기 및 종류에 따라 돌출 코어(4)의 크기 및 형상이 다르므로, 각 돌출 코어(4)를 제작하기 위한 금형을 모터의 크기 및 종류에 따라 각각 대응되는 것으로 수십 내지 수백개 제작해야 하므로, 제작 비용이 매우 증가하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 박판 소재에 슬롯(6)을 가공하여 이를 원주 방향을 따라 롤링 적층되게 연속 권취함으로써, 슬롯(6) 사이사이에 돌출 코어(4)가 형성되도록 하는 방식으로 스테이터 코어(1)를 제작하는 방법이 개발되었다. 이는 제작이 상대적으로 용이하고 제작 비용이 절감되는 장점이 있으나, 박판 소재를 연속 권취하는 과정에서 슬롯(6)이 반경 방향을 따라 정확하게 일치하기 어려워 제품 불량률이 높고, 특히, 박판 소재를 권취하는 과정에서 길이 방향 장력에 의해 슬롯(6)이 형성된 부위를 중심으로 변형이 발생하여 균일한 권취 형상을 형성하기 어렵고 슬롯(6)의 형상이 반경 방향을 따라 일그러지는 등의 품질 저하 문제가 발생하여 그 제작이 매우 어렵다는 문제가 있다.

국내등록특허 제10-1134215호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 개방 슬롯이 형성된 박판 소재를 롤링 적층하는 방식으로 스테이터 코어를 제작하며, 박판 소재의 롤링 적층 과정에서 박판 소재의 외주면을 가압 롤러를 통해 가압함으로써, 박판 소재의 인장력에 의한 변형을 방지할 수 있고, 이에 따라 개방 슬롯의 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있고 또한 박판 소재의 적층 과정에서 들뜸 현상 등을 방지할 수 있어 제작 불량률을 현저히 감소시키고 제작 비용을 절감할 수 있으며 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있는 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 박판 소재를 롤링 적층하는 과정에서 권취 롤러에 대한 속도 제어를 통해 박판 소재의 권취 상태를 조절함으로써, 개방 슬롯에 대한 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있고 더욱 신속한 작업 공정이 가능한 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 권취 롤러의 1회전을 감지하는 센서를 통해 권취 롤러에 대한 회전 속도 제어를 정확하게 조절할 수 있고, 이에 따라 박판 소재의 개방 슬롯에 대한 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있어 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 박판 소재의 외주면을 가압하는 롤링 가압부에 대해 탄성력에 의한 가압력이 보완 작용하게 함으로써, 유압 또는 공기압에 의한 가압력을 보완할 수 있고, 박판 소재의 권취 두께 증가에 의한 압력 상승 또는 가압 롤링 과정에서 발생할 수 있는 순간적인 접촉 압력 상승 충격 등을 완충시킬 수 있어 더욱 안정적으로 작동하는 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 박판 소재의 외주면을 가압하는 가압 롤러를 원주 방향을 따라 다수개 배치함으로써, 다수 지점에서 박판 소재의 외주면을 가압할 수 있어 박판 소재의 변형을 더욱 완벽하게 방지할 수 있는 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 롤 형태로 권취된 금속 재질의 박판 소재를 공급하는 롤링 공급부; 상기 롤링 공급부로부터 공급된 박판 소재에 폭방향 일단부 측으로 개방되는 개방 슬롯을 공급 방향을 따라 이격되게 가공 형성하는 슬롯 가공부; 상기 슬롯 가공부로부터 상기 박판 소재를 공급받아 권취 롤러에 롤링 적층되게 권취하는 롤링 적층부; 상기 권취 롤러에 권취되는 박판 소재의 외주면을 상기 권취 롤러의 중심 방향으로 가압하는 롤링 가압부; 및 상기 박판 소재가 상기 권취 롤러에 권취된 상태에서 상기 박판 소재의 개방 슬롯이 각각 반경 방향으로 일렬 배치되도록 상기 롤링 공급부, 슬롯 가공부, 롤링 적층부 및 롤링 가압부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치를 제공한다.

이때, 상기 롤링 가압부는, 상기 권취 롤러에 권취되는 박판 소재의 외주면에 롤링 접촉하는 가압 롤러; 및 상기 가압 롤러를 상기 권취 롤러의 중심 방향으로 가압하도록 유압 또는 공기압으로 작동하는 가압 장치를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 권취 롤러에 권취되는 박판 소재의 권취 횟수가 증가함에 따라 상기 가압 장치의 가압력이 조절되도록 동작 제어할 수 있다.

또한, 상기 가압 장치는, 일단이 상기 가압 롤러에 연결되는 가압 로드; 및 별도의 압력 공급 펌프로부터 유압 또는 공기압을 공급받아 상기 가압 로드를 직선 이동시키는 가압 실린더를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가압 장치는, 일단부가 상기 가압 롤러의 회전축에 결합되고 타단부가 상기 가압 로드에 결합되어 상기 가압 로드와 함께 직선 이동하는 작동 블록; 및 상기 가압 롤러를 가압하는 방향으로 상기 작동 블록에 탄성력을 가하는 탄성 스프링을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가압 장치는 상기 가압 롤러와 상기 권취 롤러와의 사이 간격이 조절될 수 있도록 직선 이동 가능하게 장착될 수 있다.

또한, 상기 가압 롤러는 다수개 구비되고, 상기 가압 장치는, 다수개의 상기 가압 롤러가 회전 가능하게 결합되는 롤러 가이드 프레임을 더 포함하고, 다수개의 상기 가압 롤러는 각각의 회전축이 상기 권취 롤러와 동심원을 이루는 경로 상에 배치되도록 상기 롤러 가이드 프레임에 결합되고, 상기 가압 장치는 상기 롤러 가이드 프레임을 통해 다수개의 상기 가압 롤러를 동시에 가압할 수 있다.

또한, 상기 슬롯 가공부는 상기 박판 소재에 형성되는 개방 슬롯의 내측 양측면에 각각 오목홈이 형성되는 형태로 상기 개방 슬롯을 가공 형성할 수 있다.

또한, 상기 권취 롤러에는 상기 박판 소재의 권취 시작 지점을 표시하는 회전 표시 부재가 부착되고, 상기 권취 롤러의 외측에는 상기 권취 롤러가 회전함에 따라 상기 회전 표시 부재가 통과하는 것을 감지하는 회전 감지 센서가 구비되며, 상기 제어부는 상기 회전 감지 센서의 감지 신호를 인가받아 상기 권취 롤러의 1회전시마다 상기 권취 롤러의 회전 속도가 단계적으로 상승하도록 상기 롤링 적층부를 동작 제어할 수 있다.

한편, 본 발명은, 롤 형태로 권취된 금속 재질의 박판 소재를 공급하는 단계; 상기 롤링 공급부로부터 공급된 박판 소재에 폭방향 일단부 측으로 개방되는 개방 슬롯을 공급 방향을 따라 이격되게 가공 형성하는 단계; 상기 개방 슬롯이 형성된 박판 소재를 공급받아 권취 롤러에 롤링 적층되게 권취하는 단계; 및 상기 권취 롤러에 권취되는 박판 소재의 외주면을 별도의 가압 롤러를 이용하여 상기 권취 롤러의 중심 방향으로 가압하는 단계를 포함하고, 상기 권취 롤러는 1회전시마다 권취 회전 속도가 단계적으로 상승하도록 동작 제어되는 것을 특징으로 하는 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 개방 슬롯이 형성된 박판 소재를 롤링 적층하는 방식으로 스테이터 코어를 제작하며, 박판 소재의 롤링 적층 과정에서 박판 소재의 외주면을 가압 롤러를 통해 가압함으로써, 박판 소재의 인장력에 의한 변형을 방지할 수 있고, 이에 따라 개방 슬롯의 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있고 또한 박판 소재의 적층 과정에서 들뜸 현상 등을 방지할 수 있어 제작 불량률을 현저히 감소시키고 제작 비용을 절감할 수 있으며 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 박판 소재를 롤링 적층하는 과정에서 권취 롤러에 대한 속도 제어를 통해 박판 소재의 권취 상태를 조절함으로써, 개방 슬롯에 대한 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있고 더욱 신속한 작업 공정이 가능한 효과가 있다.

또한, 권취 롤러의 1회전을 감지하는 센서를 통해 권취 롤러에 대한 회전 속도 제어를 정확하게 조절할 수 있고, 이에 따라 박판 소재의 개방 슬롯에 대한 위치 정렬 상태를 정확하게 유지시킬 수 있어 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 박판 소재의 외주면을 가압하는 롤링 가압부에 대해 탄성력에 의한 가압력이 보완 작용하게 함으로써, 유압 또는 공기압에 의한 가압력을 보완할 수 있고, 박판 소재의 권취 두께 증가에 의한 압력 상승 또는 가압 롤링 과정에서 발생할 수 있는 순간적인 접촉 압력 상승 충격 등을 완충시킬 수 있어 더욱 안정적인 작동 상태를 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 박판 소재의 외주면을 가압하는 가압 롤러를 원주 방향을 따라 다수개 배치함으로써, 다수 지점에서 박판 소재의 외주면을 가압할 수 있어 박판 소재의 변형을 더욱 완벽하게 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액시얼 타입 모터의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어에 대한 제작 방식을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치의 구성을 개념적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤링 적층부와 롤링 가압부의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 소재의 권취 형태를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 소재의 개방 슬롯 형성 위치를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 소재의 변형 상태를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤링 가압부의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 롤링 가압부의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제작 장치를 통해 제작된 스테이터 코어의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치의 구성을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤링 적층부와 롤링 가압부의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 소재의 권취 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 소재의 개방 슬롯 형성 위치를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 소재의 변형 상태를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치는 배경 기술 도 3에서 설명한 바와 같이 개방 슬롯(S)이 형성된 박판 소재(P)를 롤링 적층되게 권취하는 방식으로 스테이터 코어를 제작하는 장치로서, 롤링 공급부(10)와, 슬롯 가공부(20)와, 롤링 적층부(30)와, 롤링 가압부(40)와, 제어부(50)를 포함하여 구성된다.

롤링 공급부(10)는 롤 형태로 권취된 금속 재질의 박판 소재(P)를 공급하는데, 도 4에 도시된 바와 같이 릴리스 롤러(100)를 롤링 작동하여 박판 소재(P)를 연속해서 공급하도록 작동한다.

슬롯 가공부(20)는 롤링 공급부(10)로부터 공급된 박판 소재(P)에 개방 슬롯(S)을 공급 방향을 따라 이격되게 연속 가공 형성하는데, 이때, 개방 슬롯(S)은 박판 소재(P)의 폭방향 일단부 측으로 개방되도록 형성된다. 이러한 슬롯 가공부(20)는 프레스 장치(200)를 이용하여 박판 소재(P)에 펀칭 가공하는 방식으로 구성될 수 있다.

롤링 적층부(30)는 슬롯 가공부(20)로부터 박판 소재(P)를 공급받아 권취 롤러(300)에 롤링 적층되게 권취한다. 이러한 롤링 적층부(30)는 박판 소재(P)를 권취 롤러(300)에 권취하는 과정에서 박판 소재(P)를 실질적으로 이동시키는 기능을 수행한다. 즉, 롤링 적층부(30)에 의해 발생하는 견인력에 의해 박판 소재(P)가 릴리스 롤러(100)로부터 릴리스되어 슬롯 가공부(20)를 통과하여 권취 롤러(300)에 권취되는 형태로 이동하게 된다.

이러한 롤링 적층부(30)는 박판 소재(P)가 권취되는 권취 롤러(300)와, 권취 롤러(300)를 회전 구동하는 구동 모터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있으며, 구동 모터의 회전 구동력에 의해 박판 소재(P)가 이동하여 권취 롤러(300)에 권취된다. 이때, 슬롯 가공부(20)의 프레스 장치(200)는 일정 주기로 개방 슬롯(S)을 펀칭 가공하도록 작동한다. 따라서, 롤링 적층부(30)의 구동 모터에 대한 작동 속도를 조절하면, 권취 롤러(300)의 권취 회전 속도가 조절되고, 이에 따라 박판 소재(P)의 이동 속도가 달라지게 되며, 박판 소재(P)가 슬롯 가공부(20)를 통과하는 과정에서 박판 소재(P)에 연속되게 형성되는 개방 슬롯(S)의 피치(En)가 조절된다.

롤링 가압부(40)는 가압 롤러(400)를 이용하여 롤링 적층부(30)의 권취 롤러(300)에 권취되는 박판 소재(P)의 외주면을 권취 롤러(300)의 중심 방향으로 가압하도록 작동하며, 이를 통해 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 권취되는 과정에서 박판 소재(P)의 변형을 방지하여 개방 슬롯(S)이 권취 롤러(300)의 반경 방향을 따라 일렬 배치되게 할 수 있다.

제어부(50)는 롤링 공급부(10), 슬롯 가공부(20), 롤링 적층부(30) 및 롤링 가압부(40)의 동작을 제어하며, 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 권취된 상태에서 박판 소재(P)의 개방 슬롯(S)이 각각 반경 방향으로 일렬 배치되어 일치되도록 해당 구성요소들을 동작 제어한다.

좀 더 자세히 살펴보면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 박판 소재(P)는 롤링 공급부(10)로부터 슬롯 가공부(20)를 통과하여 개방 슬롯(S)이 형성된 상태로 롤링 적층부(30)의 권취 롤러(300)에 적층되게 권취되는데, 이때, 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 1회전씩 권취될 때마다 박판 소재(P)의 두께만큼 적층 두께가 두꺼워지므로, 박판 소재(P)의 권취 회전수가 증가할수록 박판 소재(P)의 1회전 권취 길이(원주 둘레 길이)가 증가하게 된다.

이때, 박판 소재(P)에 형성된 개방 슬롯(S)은 권취 롤러(300)의 반경 방향을 따라 일렬 배치되는 형태로 하나의 일치된 면을 이루어야 하므로, 이를 위해서는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 박판 소재(P)의 개방 슬롯(S) 간의 피치(En)가 최외곽 박판 소재(P)의 개방 슬롯(S) 피치(En)보다 그 내부에 적층된 박판 소재(P)의 개방 슬롯(S) 피치(En-1, En-2,,,E1)가 순차적으로 더 작아져야 한다. 물론, 이때, 개방 슬롯(S)의 폭(D)은 동일한 프레스 장치(200)에 의해 펀칭 가공되어 항상 동일한 폭을 이룬다.

다시 말하면, 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 권취되는 1회전마다 박판 소재(P)의 두께를 고려한 길이만큼 박판 소재(P)의 권취 회전 길이가 증가하며, 이와 동시에 개방 슬롯(S)의 간격, 즉, 피치(En) 또한 증가하고, 이를 통해 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 권취된 상태에서 개방 슬롯(S)이 반경 방향을 따라 일렬 배치되게 일치한다.

이와 같은 박판 소재(P)의 권취 상태를 이루기 위해 본 발명의 일 실시예에서는 제어부(50)를 통해 권취 롤러(300)의 회전 속도를 1회전시마다 단계적으로 증가하도록 동작 제어한다. 이를 위해 도 6에 도시된 바와 같이 권취 롤러(300)에는 박판 소재(P)의 권취 시작 지점을 표시하는 회전 표시 부재(310)가 부착되고, 권취 롤러(300)의 외측에는 권취 롤러(300)가 회전함에 따라 회전 표시 부재(310)가 통과하는 것을 감지하는 회전 감지 센서(320)가 구비되며, 제어부(50)는 회전 감지 센서(320)의 감지 신호를 인가받아 권취 롤러(300)의 1회전시마다 권취 롤러(300)의 회전 속도가 단계적으로 상승하도록 롤링 적층부(30)를 동작 제어한다. 이러한 권취 롤러(300)의 회전 속도는 구동 모터의 속도 제어를 통해 달성 가능하다.

이와 같이 권취 롤러(300)의 회전 속도를 1회전시마다 증가시킴으로써, 박판 소재(P)의 개방 슬롯(S)은 일정 주기로 작동하는 슬롯 가공부(20)에 의해 그 피치가 단계적으로 증가하게 되고, 이에 따라 권취 롤러(300)에 권취된 박판 소재(P)는 개방 슬롯(S)이 모두 반경 방향으로 일렬 배치되게 적층되게 된다.

그러나, 박판 소재(P)는 권취 롤러(300)에 의해 견인되는 과정에서 도 8에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 인장력이 발생하게 되고, 특히, 개방 슬롯(S)이 형성된 부위에서는 상대적으로 강성이 약해 그 변형 정도가 커서 개방 슬롯(S)이 일그러지거나 또는 트위스트 되는 방향으로 변형이 발생할 수 있다.

이와 같이 박판 소재(P)에 변형이 발생하면, 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 권취되는 과정에서 균일하게 권취되지 못하고 구간구간 들뜨거나 개방 슬롯(S)이 서로 일치하지 않게 되는 등 제품 불량이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 전술한 바와 같이 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 권취되는 과정에서 박판 소재(P)의 외주면을 롤링 가압부(40)를 통해 가압함으로써, 박판 소재(P)의 변형을 방지하고, 이에 따라 개방 슬롯(S)의 위치가 반경 방향을 따라 모두 일렬 배치되고, 균일한 권취 상태를 유지시킬 수 있다.

한편, 이와 같은 방식으로 박판 소재(P)가 권취된 이후, 권취된 박판 소재(P)를 권취 롤러(300)로부터 제거하고, 권취 롤러(300)의 풀림 방지를 위해 별도의 용접 작업 등을 시행한 이후, 개방 슬롯(S) 부위에 전자기 유도를 위한 전선 코일(미도시)을 권선하게 되는데, 이때, 전선 코일이 개방 슬롯(S) 부위로부터 외부 이탈되는 것을 방지하기 위해 별도의 차단판(미도시)이 개방 슬롯(S)의 끝단부에 결합될 수 있다. 본 발명의 슬롯 가공부(20)는 이러한 차단판을 개방 슬롯(S)에 원활하게 끼워맞춤 결합시킬 수 있도록 개방 슬롯(S)의 내측 양측면에 각각 오목홈(S1)을 가공 형성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤링 가압부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 롤링 가압부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤링 가압부(40)는 권취 롤러(300)에 권취되는 박판 소재(P)의 외주면에 롤링 접촉하는 가압 롤러(400)와, 가압 롤러(400)를 권취 롤러(300)의 중심 방향으로 가압하도록 유압 또는 공기압으로 작동하는 가압 장치(500)를 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들면, 가압 장치(500)는 일단이 가압 롤러(400)에 연결되는 가압 로드(510)와, 별도의 압력 공급 펌프(미도시)로부터 유압 또는 공기압을 공급받아 가압 로드(510)를 직선 이동시키는 가압 실린더(520)를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 구조에 따라 가압 실린더(520)의 유압 또는 공기압에 의한 압력에 의해 가압 로드(510)가 가압 롤러(400)를 가압하는 방향으로 작동하여 가압 롤러(400)가 박판 소재(P)의 외주면을 롤링 가압하게 된다.

이때, 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 권취됨에 따라 그 권취 두께가 계속 증가하게 되는데, 이 경우, 가압 장치(500)의 작동 상태가 해당 압력을 그대로 유지한 상태로 작동하게 되면, 박판 소재(P)의 권취 두께가 증가할수록 실질적인 가압력이 증가하게 된다. 이와 같이 가압 장치(500)의 가압력이 과도하게 증가하게 되면, 가압 장치(500)에 손상이 오거나 또는 박판 소재(P)에 손상이 올 수도 있으므로, 이를 방지할 수 있도록 제어부(50)는 권취 롤러(300)에 권취되는 박판 소재(P)의 권취 횟수가 증가함에 따라 가압 장치(500)의 가압력이 조절되도록 가압 장치(500)를 동작 제어할 수 있다.

물론, 이러한 가압 장치(500)에 대한 동작 제어는 가압력에 대한 최초 설정값 등을 고려하여 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있고, 제어 구성의 단순화를 위해 가압 장치(500)의 압력을 일정하게 유지하는 동작 상태를 그대로 유지하도록 제어할 수도 있다.

한편, 가압 장치(500)는, 일단부가 가압 롤러(400)의 회전축(410)에 결합되고 타단부가 가압 로드(510)에 결합되어 가압 로드(510)와 함께 직선 이동하는 작동 블록(530)과, 가압 롤러(400)를 가압하는 방향으로 작동 블록(530)에 탄성력을 가하는 탄성 스프링(540)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같이 별도의 탄성 스프링(540)을 이용하여 가압 롤러(400)를 탄성 가압함으로써, 유압 또는 공기압과는 다른 탄성력에 의한 별도의 가압력을 작용시킬 수 있어 유압 또는 공기압을 상대적으로 작게 유지시킬 수 있고, 이 경우, 박판 소재(P)의 권취 두께에 따른 압력 상승 또는 가압 롤러(400)의 가압 롤링 과정에서 발생할 수 있는 순간적인 압력 상승 충격 등을 탄성 스프링(540)을 통해 완충시킬 수 있다. 또한, 유압 또는 공기압의 작동에 오류가 발생하더라도 탄성력에 의한 가압력을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

이때, 작동 블록(530)은 별도의 가이드 슬리브(550)에 관통하여 직선 이동하도록 결합될 수 있으며, 가압 실린더(520)는 이러한 가이드 슬리브(550)에 장착되도록 구성될 수 있다. 또한, 이러한 구성요소들은 별도의 베이스 판(560)을 기초로 장착될 수 있으며, 베이스 판(560)은 가압 롤러(400)와 권취 롤러(300)와의 사이 간격이 조절되는 방향으로 별도의 가이드 레일(570)을 따라 직선 이동 가능하게 결합될 수 있다.

이러한 구성을 통해 가압 장치(500)는 가압 롤러(400)와 권취 롤러(300)와의 사이 간격이 조절되도록 직선 이동할 수 있다. 따라서, 박판 소재(P)가 권취 롤러(300)에 권취 완료된 상태에서 권취된 박판 소재(P)를 권취 롤러(300)로부터 분리하고자 할 때, 가압 장치(500)를 이동시켜 박판 소재(P)에 대한 가압력을 완전히 해제하고 박판 소재(P)의 분리 작업을 수행할 수 있어 박판 소재(P)의 분리 작업을 더욱 용이하게 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시에에 따른 롤링 가압부(40)는 도 10에 도시된 바와 같이 가압 롤러(400)가 다수개 구비되고, 가압 장치(500)는 다수개의 가압 롤러(400)가 회전 가능하게 결합되는 롤러 가이드 프레임(580)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 다수개의 가압 롤러(400)는 각각의 회전축(410)이 권취 롤러(300)와 동심원을 이루는 경로(L1) 상에 배치되도록 롤러 가이드 프레임(580)에 결합되는 것이 바람직하다.

이 경우, 가압 장치(500)는 롤러 가이드 프레임(580)의 일단이 작동 블록(530)에 결합되도록 함으로써, 롤러 가이드 프레임(580)을 통해 다수개의 가압 롤러(400)를 동시에 가압하도록 구성될 수 있다.

이와 같이 다수개의 가압 롤러(400)를 통해 박판 소재(P)의 외주면을 다수개 지점에서 가압함으로써, 박판 소재(P)의 변형을 더욱 완벽하게 방지할 수 있어 제작 불량률을 더욱 감소시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제작 장치를 통해 제작된 스테이터 코어의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 제작 장치를 통해 제작된 스테이터 코어(M1)는 도 11에 도시된 바와 같이 박판 소재가 적층 권취된 형태로 형성된다. 이때, 박판 소재에 개방 슬롯이 형성되므로, 이러한 개방 슬롯에 의해 스테이터 코어(M1)의 일면에는 돌출된 형태의 돌출부(M2)와, 함몰된 형태의 오목부(M3)가 원주 방향을 따라 교번하여 연속 형성된다.

이러한 방식의 스테이터 코어(M1)는 일반적으로 별도의 베이스 플레이트(미도시)를 스테이터 코어(M1)의 타면에 결합하고, 이를 이용하여 모터 케이스(미도시)의 내부에 결합되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 권상기용 액시얼 타입 모터는 스테이터 코어(M1)의 타면, 즉, 개방 슬롯이 형성된 면(돌출부(M2)와 오목부(M3)가 형성된 면)과 반대면에 다수개의 탭홀(M4)이 형성되고, 이러한 탭홀(M4)을 통해 모터 케이스에 볼트 결합되도록 구성된다.

이러한 구성을 통해 별도의 베이스 플레이트가 불필요하여 재료비를 절감할 수 있고, 가공비를 절감할 수 있으며, 베이스 플레이트에 의한 와류 손실의 감소로 효율이 상승되고, 방열 효과가 상승하며, 누적 공차가 감소하여 에어갭 관리 및 유지에 유리하며, 베이스 플레이트 용접 공정이 불필요하여 용접 과정에서 발생할 수 있는 변형을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 롤링 공급부
100: 릴리스 롤러
20: 슬롯 가공부
200: 프레스 장치
30: 롤링 적층부
300: 권취 롤러
40: 롤링 가압부
400: 가압 롤러 410: 회전축
500: 가압 장치 510: 가압 로드
520: 가압 실린더 530: 작동 블록
540: 탄성 스프링 580: 롤러 가이드 프레임
50: 제어부

Claims

롤 형태로 권취된 금속 재질의 박판 소재를 공급하는 롤링 공급부;
상기 롤링 공급부로부터 공급된 박판 소재에 폭방향 일단부 측으로 개방되는 개방 슬롯을 공급 방향을 따라 이격되게 가공 형성하는 슬롯 가공부;
상기 슬롯 가공부로부터 상기 박판 소재를 공급받아 권취 롤러에 롤링 적층되게 권취하는 롤링 적층부;
상기 권취 롤러에 권취되는 박판 소재의 외주면을 상기 권취 롤러의 중심 방향으로 가압하는 롤링 가압부; 및
상기 박판 소재가 상기 권취 롤러에 권취된 상태에서 상기 박판 소재의 개방 슬롯이 각각 반경 방향으로 일렬 배치되도록 상기 롤링 공급부, 슬롯 가공부, 롤링 적층부 및 롤링 가압부의 동작을 제어하는 제어부
를 포함하고,
상기 롤링 가압부는
상기 권취 롤러에 권취되는 박판 소재의 외주면에 롤링 접촉하는 가압 롤러; 및
상기 가압 롤러를 상기 권취 롤러의 중심 방향으로 가압하도록 유압 또는 공기압으로 작동하는 가압 장치
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 권취 롤러에 권취되는 박판 소재의 권취 횟수가 증가함에 따라 상기 가압 장치의 가압력이 감소하도록 동작 제어하며,
상기 가압 장치는
일단이 상기 가압 롤러에 연결되는 가압 로드;
별도의 압력 공급 펌프로부터 유압 또는 공기압을 공급받아 상기 가압 로드를 직선 이동시키는 가압 실린더;
일단부가 상기 가압 롤러의 회전축에 연결되고 타단부가 상기 가압 로드에 결합되어 상기 가압 로드와 함께 직선 이동하는 작동 블록; 및
상기 가압 롤러를 가압하는 방향으로 상기 작동 블록에 탄성력을 가하는 탄성 스프링
을 포함하고, 상기 작동 블록은 별도의 가이드 슬리브에 직선 이동하도록 관통 결합되고, 상기 가압 실린더는 상기 가이드 슬리브에 장착되며,
상기 가압 장치는 상기 가압 롤러와 상기 권취 롤러와의 사이 간격이 조절될 수 있도록 직선 이동 가능하게 구비되며,
상기 가압 장치는 별도의 베이스 판에 장착되고, 상기 베이스 판이 별도의 가이드 레일을 따라 직선 이동함에 따라 상기 가압 장치가 직선 이동하며,
상기 슬롯 가공부는 상기 박판 소재에 형성되는 개방 슬롯의 내측 양측면에 각각 오목홈이 형성되는 형태로 상기 개방 슬롯을 가공 형성하며,
상기 권취 롤러에는 상기 박판 소재의 권취 시작 지점을 표시하는 회전 표시 부재가 부착되고, 상기 권취 롤러의 외측에는 상기 권취 롤러가 회전함에 따라 상기 회전 표시 부재가 통과하는 것을 감지하는 회전 감지 센서가 구비되며,
상기 제어부는 상기 회전 감지 센서의 감지 신호를 인가받아 상기 권취 롤러의 1회전시마다 상기 권취 롤러의 회전 속도가 단계적으로 상승하도록 상기 롤링 적층부를 동작 제어하며,
상기 가압 롤러는 다수개 구비되고,
상기 가압 장치는
다수개의 상기 가압 롤러가 회전 가능하게 결합되는 롤러 가이드 프레임을 더 포함하고, 다수개의 상기 가압 롤러는 각각의 회전축이 상기 권취 롤러와 동심원을 이루는 경로 상에 배치되도록 상기 롤러 가이드 프레임에 결합되고,
상기 가압 장치는 상기 롤러 가이드 프레임을 통해 다수개의 상기 가압 롤러를 동시에 가압하는 것을 특징으로 하는 권상기용 액시얼 타입 모터의 스테이터 코어 제작 장치.
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제 1 항의 제작 장치를 통해 제작된 스테이터 코어가 모터 케이스 내부에 장착되는 권상기용 액시얼 타입 모터로서,
상기 스테이터 코어는
상기 개방 슬롯이 형성된 박판 소재가 적층 권취된 형태로 형성되며,
상기 개방 슬롯이 형성된 면과 반대면에 다수개의 탭홀이 형성되고, 상기 탭홀을 통해 상기 모터 케이스에 볼트 결합되는 것을 특징으로 하는 권상기용 액시얼 타입 모터.