KR102272514B1 - Manufacturing method for hairpin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고효율의 BLDC모터 등에 사용될 수 있는 각동선의 표면에 요철(凹凸)이 형성되도록 함과 동시에 이러한 요철(凹凸) 각동선을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 및 그 제조방법은, 일정 길이로 절단되고 표면에는 하나 이상의 요철(凹凸)이 형성되는 고주파와 고투자율을 가지는 각동선에 대한 것으로, 원형의 단면을 가지는 소재(M)를 상하로 가압하여 일정 두께를 가지는 평판으로 성형하는 상하가압단계(S100)와, 상기 상하가압단계(S100)를 거친 소재의 양 측면을 가압하여 사각형상의 단면을 가지는 중간물(M')을 생성하는 측면가압단계(S110)와, 상기 상하가압단계(S100)와 측면가압단계(S110)를 거친 중간물(M')의 상하 및 측면을 동시에 가압하는 사방향가압단계(S120)와, 상기 사방향가압단계(S120)를 거친 중간물(M')의 모서리를 가압하거나 가공하여 모따기를 수행하는 모따기단계(S130)와, 상기 모따기단계(S130)를 거친 중간물(M')의 표면에 요철(凹凸)을 성형하여 각동선(H)을 제조하는 요철형성단계(S140) 등으로 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 모터의 성능이 배가되는 이점이 있다.The present invention relates to a method of manufacturing such a concave-convex copper wire while at the same time forming irregularities on the surface of a copper wire that can be used in a high-efficiency BLDC motor, etc.
A prismatic copper wire having high frequency and high magnetic permeability according to the present invention and a method for manufacturing the same are for a copper wire having high frequency and high permeability, which is cut to a certain length and has one or more irregularities on the surface, and has a circular cross section An intermediate material having a rectangular cross section by pressing both sides of the material that has undergone the vertical pressing step (S100) and the vertical pressing step (S100) of pressing the material (M) up and down to form a flat plate having a certain thickness (S100) A side pressing step (S110) of generating M ') and a four-way pressing step (S120) of simultaneously pressing the upper and lower sides and sides of the intermediate (M') that has undergone the vertical pressing step (S100) and the side pressing step (S110) ), a chamfering step (S130) of performing chamfering by pressing or processing the edge of the intermediate material (M′) that has undergone the four-way pressing step (S120), and the intermediate material (M′) that has undergone the chamfering step (S130). ) is composed of a concave-convex forming step (S140) and the like for manufacturing a angular copper wire (H) by forming concavities and convexities on the surface. According to the present invention as described above, there is an advantage that the performance of the motor is doubled.
Description
본 발명은 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고효율의 BLDC모터나 변압기 등에 사용될 수 있는 각동선의 표면에 요철(凹凸)이 형성되도록 함과 동시에 이러한 요철(凹凸) 각동선을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a copper wire having high frequency and high magnetic permeability, and more particularly, to form irregularities on the surface of each copper wire that can be used in a high-efficiency BLDC motor or a transformer, and at the same time, such irregularities (凹凸). ) relates to a method of manufacturing a square copper wire.
일반적으로 자동차 관련 부품의 일종으로 전기 모터를 이용하여 구동력을 발휘하는 기술이 개발 중이며, 이를 위해서는 모터의 작동 효율을 비롯하여 모터의 생산 기술이 필요하다.In general, a technology that uses an electric motor as a kind of automobile-related parts to exert a driving force is being developed, and for this, the production technology of the motor as well as the operation efficiency of the motor is required.
그리고, 모터(motor)는 전력을 받아서 회전하고, 그 축에 회전력을 발생시키는 동력 기계를 일컫는 것으로, 공급되는 전기 방식에 따라 직류용 또는 단상 교류용 및 3상 교류용 등이 있다.And, the motor (motor) refers to a power machine that rotates by receiving electric power and generates a rotational force on its shaft, and there are direct current or single-phase alternating current and three-phase alternating current depending on the method of electricity supplied.
모터에는 고정자가 구비되고, 이러한 고정자에는 코일이 감겨진다. 이러한 코일은 종래에는 원형의 단면을 가지는 원형 코일이 사용되어 왔다.The motor is provided with a stator, and a coil is wound around the stator. As such a coil, a circular coil having a circular cross section has been used in the prior art.
모터의 코일로 원형동선을 사용하는 경우 코일의 형상을 성형하는 것이 상대적으로 용이하나, 코일을 이루는 도체의 단면적과 대비해 코일 전체의 단면적이 차지하는 비율인 점적률이 떨어지는 단점이 있다.When a circular copper wire is used as the coil of the motor, it is relatively easy to form the shape of the coil, but there is a disadvantage in that the space factor, which is the ratio of the overall cross-sectional area of the coil compared to the cross-sectional area of the conductor constituting the coil, is low.
또한 이러한 모터를 구동하는데 고속 스위칭을 하는 인버터를 사용하여 다양한 속도 제어 및 토크제어 알고리즘을 구현하기 위하여 주파수를 고속화하고 있으며 이로 인한 손실이 증가하는 단점도 있다.In addition, using an inverter with high-speed switching to drive such a motor, the frequency is increased to implement various speed control and torque control algorithms, and there is a disadvantage in that the loss increases due to this.
따라서, 근래에는 모터의 코일로 평각동선을 사용하여 점적률을 높이는 기술이 개시되고 있다. 그러나, 이러한 평 각동선의 경우에는 결선을 위한 복잡한 형상의 구현이 어렵고, 결선 부분의 높이가 증가할 수 있으므로 평각동선의 형상을 용이하게 성형할 수 있는 방안이 필요하게 된다.Therefore, in recent years, a technique for increasing the space factor by using a flat copper wire as a coil of a motor has been disclosed. However, in the case of such a flat copper wire, it is difficult to implement a complicated shape for the connection, and since the height of the connection part may increase, a method for easily forming the shape of the flat copper wire is required.
또한, 평 각동선의 경우에도 기존의 원형 코일에 비해서는 표면적이 넓어지는 장점이 있으나, 여전히 효율이 낮은 문제점이 있다.In addition, in the case of a flat copper wire, there is an advantage in that the surface area is widened compared to the conventional circular coil, but there is still a problem of low efficiency.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표면에 요철(凹凸)이 형성되는 고주파와 고투자율을 가지는 각동선을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a angular copper wire having high frequency and high magnetic permeability in which irregularities are formed on the surface.
본 발명의 다른 목적은, 다수의 과정에 의해 원형의 코일을 사각형상을 거쳐 표면에 요철(凹凸)이 형성되도록 하는 각동선 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a angular copper wire so that irregularities are formed on the surface of a circular coil through a square shape by a plurality of processes.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선은, 일정 길이로 절단되고, 표면에는 하나 이상의 요철(凹凸)이 형성됨을 특징으로 한다.According to the features of the present invention for achieving the above object, the angular copper wire having high frequency and high magnetic permeability according to the present invention is cut to a predetermined length, and one or more irregularities are formed on the surface. .
또한, 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법은, 원형의 단면을 가지는 소재(M)를 상하로 가압하여 일정 두께를 가지는 평판으로 성형하는 상하가압단계(S100)와; 상기 상하가압단계(S100)를 거친 소재의 양 측면을 가압하여, 사각형상의 단면을 가지는 중간물(M')을 생성하는 측면가압단계(S110)와; 상기 상하가압단계(S100)와 측면가압단계(S110)를 거친 중간물(M')의 상하 및 측면을 동시에 가압하는 사방향가압단계(S120)와; 상기 사방향가압단계(S120)를 거친 중간물(M')의 모서리를 가압하거나 가공하여 모따기를 수행하는 모따기단계(S130)와; 상기 모따기단계(S130)를 거친 중간물(M')의 표면에 요철(凹凸)을 성형하여 각동선(H)을 제조하는 요철형성단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing a angular copper wire having a high frequency and high magnetic permeability according to the present invention comprises: a vertical pressing step (S100) of pressing the material (M) having a circular cross section up and down to form a flat plate having a predetermined thickness; a side pressing step (S110) of pressing both sides of the material that has undergone the vertical pressing step (S100) to generate an intermediate (M′) having a rectangular cross section; a four-way pressing step (S120) of simultaneously pressing the top and bottom and sides of the intermediate material (M') that has undergone the vertical pressing step (S100) and the side pressing step (S110); a chamfering step (S130) of performing chamfering by pressing or processing the edge of the intermediate material (M') that has undergone the four-way pressing step (S120); It characterized in that it comprises a concave-convex forming step (S140) of manufacturing the angular copper wire (H) by molding the concavo-convex on the surface of the intermediate (M') that has undergone the chamfering step (S130).
상기 요철형성단계(S140)는, 상기 중간물(M')의 상하 및 측면을 동시에 가압하거나 순차적으로 가압하여 중간물(M')의 표면에 요철(凹凸)이 생기도록 하는 과정임을 특징으로 한다.The concave-convex forming step (S140) is characterized in that it is a process of simultaneously or sequentially pressing the upper and lower and side surfaces of the intermediate material M' to form irregularities on the surface of the intermediate material M'. .
상기 모따기단계(S130)는, 표면에 모따기홈(42)이 내측으로 함몰되게 형성된 한 쌍의 모따기롤러(40) 사이를 상기 중간물(M')이 통과하도록 하는 과정이며; 상기 모따기홈(42)의 곡률반경(R)은, 상기 중간물(M')의 상하 크기와 대응되는 것임을 특징으로 한다.The chamfering step (S130) is a process for allowing the intermediate material (M') to pass between a pair of
상기 요철형성단계(S140) 다음에는, 상기 각동선(H)을 일정 크기로 전달하는 절단단계(S150)와, 상기 절단단계(S150)에 의해 절단된 각동선(H)을 'U'형상으로 구부리는 벤딩단계(S160)와, 상기 벤딩단계(S160)를 거친 각동선(H)의 중앙부를 비틀어 헤어핀(hairpin)형상으로 성형하는 비틀림단계(S170)와, 상기 비틀림단계(S170)를 거친 각동선(H)의 표면을 코팅하는 코팅단계(S180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.After the concave-convex forming step (S140), the cutting step (S150) of delivering the angular copper wire (H) to a predetermined size, and the angular copper wire (H) cut by the cutting step (S150) into a 'U' shape A twisting step (S170) of bending the bending step (S160), twisting the central portion of the angular copper wire (H) that has undergone the bending step (S160) to form a hairpin shape (S170), and the angle passing through the twisting step (S170) It is characterized in that it comprises a coating step (S180) of coating the surface of the copper wire (H).
본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.An angular copper wire having high frequency and high magnetic permeability according to the present invention and a method for manufacturing the same have the following effects.
먼저 본 발명에서는 각동선의 표면에 요철(凹凸)이 형성된다. 따라서, 표면적이 넓어지므로 표피효과(skin effect,表皮效果)에도 불구하고 모터나 변압기의 성능이 증가되는 장점이 있다. 그리고, 이러한 요철(凹凸)로 인하여 전류밀도가 높아져 모터의 성능이 좋아지는 장점 외에도 각동선 사이에 틈새가 형성되어 냉각효과가 증대되므로 모터의 과열이나 열 발생이 저하되는 장점도 있다.First, in the present invention, irregularities are formed on the surface of each copper wire. Therefore, since the surface area is increased, there is an advantage in that the performance of the motor or the transformer is increased despite the skin effect. In addition to the advantage of improving the motor performance due to the increase in current density due to these irregularities, a gap is formed between each copper wire to increase the cooling effect, so there is an advantage in that overheating or heat generation of the motor is reduced.
그리고, 본 발명에서는 모따기단계에 의해 각동선의 모서리를 제거한다. 따라서 뾰족한 모서리가 제거되므로 이 부분에 의한 스파크 발생의 위험이 줄어드는 장점이 있다.And, in the present invention, the edge of each copper wire is removed by the chamfering step. Therefore, since the sharp edge is removed, there is an advantage in that the risk of spark generation due to this part is reduced.
또한, 본 발명에서는 상하가압과 측면가압을 한 다음에 상하좌우를 동시에 더 가압하여 사각형상의 단면을 가지는 각동선을 제조하며, 이를 다시 표면에 요철(凹凸)이 형성되도록 하고 있다. 따라서, 단계별로 가압이 이루어지므로 한번에 가압하는 것에 비해 효율적인 성형이 가능하다는 이점도 있다.In addition, in the present invention, after performing vertical pressure and side pressure, further pressurizing up, down, left and right at the same time to manufacture a square copper wire having a rectangular cross section, which is again formed with irregularities on the surface. Therefore, since pressing is performed in stages, there is also an advantage that efficient molding is possible compared to pressing at once.
뿐만 아니라 본 발명에서는 각동선을 일정 크기로 절단한 다음 벤딩과 비틀림을 수행하고 최종적으로 코팅작업을 한다. 따라서, 미리 코팅을 하는 경우에 비해 코팅의 벗겨짐이 방지되므로 품질이 향상되는 장점이 있다.In addition, in the present invention, each copper wire is cut to a predetermined size, then bending and twisting are performed, and finally, a coating operation is performed. Therefore, compared to the case of pre-coating, peeling of the coating is prevented, so that the quality is improved.
도 1은 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법의 바람직한 실시예 구성을 보인 블럭도.
도 2는 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법에 사용되는 소재의 구성을 보인 사시도.
도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 상하가압단계의 일 실시예를 보인 부분 단면도.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 측면가압단계의 일 실시예를 보인 부분 단면도.
도 5는 본 발명 실시예를 구성하는 사방향가압단계의 일 실시예를 보인 부분 단면도.
도 6은 본 발명 실시예를 구성하는 모따기단계의 일 실시예를 보인 부분 단면도.
도 7은 본 발명 실시예를 구성하는 요철형성단계의 일 실시예를 보인 부분 단면도.
도 8은 본 발명 실시예를 구성하는 벤딩단계와 비틀림단계에 의해 각동선이 변화되는 상태를 보인 사시도.1 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a method for manufacturing a angular copper wire having high frequency and high magnetic permeability according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing the configuration of a material used in the method for manufacturing a angular copper wire having a high frequency and high permeability according to the present invention.
Figure 3 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the vertical pressing step constituting the embodiment of the present invention.
Figure 4 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the side pressing step constituting the embodiment of the present invention.
5 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the four-way pressing step constituting the embodiment of the present invention.
Figure 6 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the chamfering step constituting the embodiment of the present invention.
Figure 7 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the step of forming the unevenness constituting the embodiment of the present invention.
8 is a perspective view showing a state in which each copper wire is changed by the bending step and the twisting step constituting the embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing an angular copper wire having high frequency and high magnetic permeability according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 8에는 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법의 일 실시예의 구성이 도시되어 있다. 즉, 도 1에는 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법의 일 실시예의 구성이 블럭도로 전체적으로 도시되어 있으며, 도 2 내지 도 8에는 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법의 일 실시예의 구성이 각 단계별로 부분적으로 도시되어 있다.1 to 8 show the configuration of an embodiment of a method for manufacturing a angular copper wire having high frequency and high magnetic permeability according to the present invention. That is, in FIG. 1, the configuration of an embodiment of a method for manufacturing a angular copper wire having high frequency and high permeability according to the present invention is shown as a whole in a block diagram, and in FIGS. 2 to 8 , each copper wire having high frequency and high magnetic permeability according to the present invention is shown in FIGS. The construction of one embodiment of the manufacturing method is partially shown for each step.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법은, 원형의 단면을 가지는 소재(M)를 상하로 가압하여 일정 두께를 가지는 평판으로 성형하는 상하가압단계(S100)와, 상기 상하가압단계(S100)를 거친 소재의 양 측면을 가압하여 사각형상의 단면을 가지는 중간물(M')을 생성하는 측면가압단계(S110)와, 상기 상하가압단계(S100)와 측면가압단계(S110)를 거친 중간물(M')의 상하 및 측면을 동시에 가압하는 사방향가압단계(S120)와, 상기 사방향가압단계(S120)를 거친 중간물(M')의 모서리를 가압하거나 가공하여 모따기를 수행하는 모따기단계(S130)와, 상기 모따기단계(S130)를 거친 중간물(M')의 표면에 요철(凹凸)을 성형하여 각동선(H)을 제조하는 요철형성단계(S140)와, 상기 요철형성단계(S140)를 거친 각동선(H)을 일정 크기로 전달하는 절단단계(S150)와, 상기 절단단계(S150)에 의해 절단된 각동선(H)을 'U'형상으로 구부리는 벤딩단계(S160)와, 상기 벤딩단계(S160)를 거친 각동선(H)의 중앙부를 비틀어 헤어핀(hairpin)형상으로 성형하는 비틀림단계(S170)와, 상기 비틀림단계(S170)를 거친 각동선(H)의 표면을 코팅하는 코팅단계(S180) 등으로 이루어진다.As shown in these figures, the method for manufacturing a angular copper wire having a high frequency and high permeability according to the present invention presses the material (M) having a circular cross section up and down to form a flat plate having a predetermined thickness ( S100), the side pressing step (S110) of generating an intermediate material (M') having a rectangular cross section by pressing both sides of the material that has undergone the vertical pressing step (S100), and the vertical pressing step (S100) and The four-way pressing step (S120) of simultaneously pressing the upper and lower and side surfaces of the intermediate (M') that has undergone the side-pressing step (S110), and the corner of the intermediate (M') that has undergone the four-way pressing step (S120) A chamfering step (S130) of performing chamfering by pressing or processing, and a concave-convex forming step of manufacturing the angular copper wire (H) by molding the unevenness (凹凸) on the surface of the intermediate material (M') that has undergone the chamfering step (S130) (S140), a cutting step (S150) of delivering the angular copper wire (H) that has undergone the uneven forming step (S140) to a predetermined size, and the angular copper wire (H) cut by the cutting step (S150) is 'U' 'Bending step (S160) of bending into a shape, twisting step (S170) of twisting the central part of the angular copper wire (H) that has passed through the bending step (S160) to form a hairpin shape (S170), and the twisting step (S170) It consists of a coating step (S180) and the like of coating the surface of the angular copper wire (H) that has been subjected to.
먼저 도 2에 도시된 바와 같이 원형의 소재(M)가 준비된다. 즉, 원형의 단면을 가지는 소재가 투입되며, 이러한 소재(M)는 알루미늄이나 동 재질이 바람직하다. First, a circular material M is prepared as shown in FIG. 2 . That is, a material having a circular cross section is input, and the material M is preferably made of aluminum or copper.
일반적으로 금속의 전기 전도율은 은(Ag)>구리(Cu)>알루미늄(Al)>아연(Zn)>니켈(Ni)>철(Fe) 등의 순서로 전기 전도율이 우수하나, 은(Ag)은 상대적으로 가격이 비싸다. 따라서, 경제적인 비용 부담이 커 은(Ag)보다 가격이 저렴하면서도 전기 전도율이 우수한 구리(Cu) 재질을 사용함이 바람직하다.In general, the electrical conductivity of metals is excellent in the order of silver (Ag) > copper (Cu) > aluminum (Al) > zinc (Zn) > nickel (Ni) > iron (Fe), but silver (Ag) is relatively expensive. Therefore, it is preferable to use a copper (Cu) material having an excellent electrical conductivity while being cheaper than silver (Ag) due to a high economic cost burden.
그리고, 알루미늄(Al)은 구리(Cu) 다음으로 전기 전도율이 우수하나, 구리(Cu)에 비해 전류량이 60% 이내로 저조한 단점으로 있다.In addition, aluminum (Al) has excellent electrical conductivity after copper (Cu), but has a disadvantage in that the amount of current is lower than that of copper (Cu) by less than 60%.
그러나, 구리(Ag)의 비중은 89로서 비교적 무거운 중량을 가지는 것에 반하여, 알루미늄의 비중은 27로서 구리보다 훨씬 가벼운 중량을 가진다. 따라서, 알루미늄 재질을 사용하는 경우에는 전체적인 모터의 중량이 줄어들게 되므로, 높은 곳에서 작업을 하거나 이동이 빈번한 곳에서는 알루미늄 재질이 유리할 수 있다.However, the specific gravity of copper (Ag) is 89, which is relatively heavy, whereas the specific gravity of aluminum is 27, which is much lighter than copper. Therefore, in the case of using an aluminum material, since the overall weight of the motor is reduced, the aluminum material may be advantageous in a place where work is performed at a high place or where movement is frequent.
이와 같이 구리(Cu) 재질 등으로 아래에서 설명할 각동선(H)을 제조하게 되면, 투자율이 높아지므로, 결국 모터의 성능이 향상되는 효과를 가져온다.In this way, when each copper wire (H), which will be described below, is manufactured using a copper (Cu) material, the magnetic permeability is increased, and consequently, the performance of the motor is improved.
상기 상하가압단계(S100)는 상기와 같은 원기둥 형상의 소재(M)를 상하로 눌러 평탄하게 만드는 과정이다. 따라서, 이때에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부롤러(10)와 하부롤러(12)를 이용하여 소재(M)의 상하를 가압한다.The vertical pressing step (S100) is a process of making flat by pressing the cylindrical material (M) up and down as described above. Therefore, at this time, as shown in FIG. 3, the upper and
이와 같이 상기 소재(M)의 가압을 위해 프레스를 사용할 수도 있으나, 롤러를 사용하는 것은 연속작업이 편리하기 때문이다. 즉, 프레스를 이용하여 상하로 가압하여 소재(M)를 평탄하게 하는 것이 더 작업이 용이하기는 하나, 연속적인 작업을 각 단계별로 이어가기 위해서는 롤러를 이용하여 소재(M)가 일방향으로 계속 흘러가면서 작업하기 편리하기 때문이다.As such, a press may be used to pressurize the material M, but the use of a roller is convenient for continuous operation. That is, it is easier to work more easily to flatten the material M by pressing it up and down using a press, but in order to continue the continuous operation step by step, the material M continues to flow in one direction using a roller Because it is convenient to work on the go.
상기와 같이 상부롤러(10)와 하부롤러(12)를 사용하여 소재(M)를 가압하는 경우에는 상부롤러(10)과 하부롤러(12)가 서로 반대방향으로 회전하면서 소재(M)를 흘러가게 만들어야 한다. 즉, 소재(M)가 이동하면서 동시에 상하로 가압되도록 한다.As described above, when the material M is pressed using the
상기 하부롤러(12)는 고정되고, 상기 상부롤러(10)가 상하로 이동 가능하게 설치되어 소재(M)를 누르도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 도시되지는 않았지만, 상기 상부롤러(10)는 실린더 등에 의해 상하로 유동 가능하도록 설치된다.It is preferable that the
그리고, 상기 하부롤러(12)와 상부롤러(10) 중 적어도 하나는 소정 속도로 회전하여야 한다. 즉, 소재(M)를 이동시키면서 가압하기 위해서는 상기 하부롤러(12)와 상부롤러(10)가 동일 속도로 동시에 회전하거나 적어도 하나가 회전하여야 한다. 따라서, 도시되지는 않았지만, 상기 하부롤러(12)의 측면 등에는 하부롤러(12)를 회전하기 위한 모터가 구비됨이 바람직하다.And, at least one of the
상기와 같은 과정에 의해 소재(M)가 상하로 가압되고 나면, 도 3의 (b)에서와 같이 소재(M)는 상하로 눌려져 평탄해진 모양의 단면을 가지게 된다.After the material (M) is pressed up and down by the process as described above, the material (M) is pressed up and down and has a flattened cross section as shown in (b) of FIG. 3 .
이러한 상태에서 상기 측면가압단계(S110)가 진행된다.In this state, the side pressing step (S110) proceeds.
상기 측면가압단계(S110)는 도 4에 도시된 바와 같이 좌우에 쌍으로 형성되는 측면롤러(20)에 의해 소재(M)를 가압하는 과정이다.The side pressing step (S110) is a process of pressing the material M by the
상기 좌측의 측면롤러(20)나 우측의 측면롤러(20)는 서로 대응되는 형상으로 이루어져 소정 거리 이격된 상태에서 상기 소재(M)를 가압한다. 따라서, 상기 한 쌍의 측면롤러(20) 중 적어도 하나는 좌우로 유동이 가능하도록 설치된다. The
상기에서 설명한 바와 같이, 도시하지는 않았지만, 상기 측면롤러(20)의 회전과 이동을 위해서도 모터와 실린더 등이 더 구비되어야 할 것이다.As described above, although not shown, a motor, a cylinder, and the like should be further provided for rotation and movement of the
상기와 같은 과정에 의해 소재(M)의 측면이 가압되고 나면, 도 4의 (b)에서와 같은 중간물(M')이 성형된다. 즉, 도시된 바와 같이 사각형상의 단면을 가지는 중간물(M')이 생성된다.After the side of the material (M) is pressed by the above process, the intermediate (M') as shown in FIG. 4(b) is molded. That is, as shown, the intermediate material M' having a rectangular cross-section is generated.
그러나, 이와 같은 중간물(M')은 상하 가압과 좌우 가압이 순차적으로 이루어진 것이므로, 상기 중간물(M')의 모서리 등은 상하로 돌출되는 등 찌그러진 사각형상의 단면을 가지게 된다.However, since the intermediate material M' is sequentially subjected to up-and-down pressurization and left-right pressurization, the corners of the intermediate material M' protrude up and down and have a dented rectangular cross-section.
이와 같은 상태에서 상기 사방향가압단계(S120)가 진행된다.In this state, the four-way pressing step (S120) proceeds.
상기 사방향가압단계(S120)는, 상기 상하가압단계(S100)와 측면가압단계(S110)를 거친 중간물(M')의 상하 및 측면을 동시에 가압하는 과정으로 사방향에서 롤러로 가압한다.The four-way pressing step (S120) is a process of simultaneously pressing the upper and lower sides and sides of the intermediate material M' that has undergone the vertical pressing step (S100) and the side pressing step (S110), and is pressurized with a roller in four directions.
구체적으로 살펴보면, 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 상기 중간물(M')의 상하좌우에 롤러가 구비되어 서로 가압하게 된다. 즉, 상하로는 상롤러(30)와 하롤러(32)가 각각 소정 거리 이격되게 설치되어 점점 근접하도록 작동하고, 좌우로는 좌롤러(34)와 우롤러(36)가 구비되어 서로 근접하도록 작동된다.Specifically, as shown in FIG. 5 ( a ), rollers are provided on the upper, lower, left, and right sides of the intermediate material M' to press each other. That is, up and down, the
이와 같은 과정에 의해 가압이 이루어지면, 상기 중간물(M')은 상면과 하면 그리고 좌측면과 우측면이 동시에 가압되어 도 5의 (b)에서와 같이 정사각형 또는 직사각형의 단면을 가지게 된다.When the pressurization is made by this process, the upper and lower surfaces, and the left and right sides of the intermediate material M' are simultaneously pressed to have a square or rectangular cross section as shown in (b) of FIG. 5 .
이와 같이 상기 사방향가압단계(S120)가 진행되고 나면, 상기 중간물(M')은 사각형의 단면을 가지게 되나, 모서리에는 버(bur) 같은 찌꺼기가 돌출된 상태로 존재하거나 날카로운 형상을 가지게 된다.In this way, after the four-way pressing step (S120) is performed, the intermediate material M' has a rectangular cross section, but residues such as burs exist in a protruding state or have a sharp shape at the corners. .
따라서, 중간물(M')의 모서리를 깍아 부드럽게 만들어줄 필요가 있으며, 이러한 과정이 상기 모따기단계(S130)이다.Therefore, it is necessary to smooth the edges of the intermediate (M'), and this process is the chamfering step (S130).
상기 모따기단계(S130)는, 상기 사방향가압단계(S120)를 거친 중간물(M')의 모서리를 가압하거나 가공하여 모따기를 수행하는 과정으로, 도 6의 (a)에서와 같이 한 쌍의 모따기롤러(40)에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.The chamfering step (S130) is a process of performing chamfering by pressing or processing the edge of the intermediate material (M') that has undergone the four-way pressing step (S120). It is preferably made by a chamfering roller (40).
상기 모따기단계(S130)는, 표면에 모따기홈(42)이 내측으로 함몰되게 형성된 한 쌍의 모따기롤러(40) 사이를 상기 중간물(M')이 통과하도록 하는 과정이다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 모따기롤러(40)의 측면은 내측으로 함돌되어 모따기홈(42)이 형성되고, 이러한 모따기홈(42)에 상기 중간물(M')의 모서리가 가압된다.The chamfering step (S130) is a process for allowing the intermediate material M' to pass between a pair of
상기 모따기홈(42)의 곡률반경(R)은, 상기 중간물(M')의 상하 크기와 대응되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 모따기홈(42)은 도시된 바와 같이 소정 곡률을 가지도록 형성되는데, 이러한 모따기홈(42)의 곡률반경(R)은 적어도 상기 중간물(M')의 상하 높이의 1/2보다는 더 크게 형성되어야 한다. The radius of curvature R of the
그리고, 상기 모따기홈(42)의 곡률반경(R)이 너무 크게 되면, 모따기 효과가 적어지게 되므로 적정한 곡률반경이 필요하다.And, if the radius of curvature R of the
물론, 상기 모따기단계(S130)를 상기와 같이 한 쌍의 모따기롤러(40)를 사용하여 가압하는 대신, 가공에 의해 상기 중간물(M')의 모서리를 절삭하거나 다른 방법에 의해 모서리를 무디게 하는 것도 가능할 것이다.Of course, instead of pressing the chamfering step (S130) using a pair of
상기와 같은 과정에 의해 모따기단계(S130)가 진행되고 나면, 도 6의 (b)와 같으 모양의 중간물(M')이 생성된다. 즉, 사각형상의 모서리가 소정 곡률을 가지도록 라운드지게 형성된 중간물(M')이 생성된다.After the chamfering step (S130) is performed by the above process, an intermediate (M') having a shape as shown in (b) of FIG. 6 is generated. That is, the intermediate material M' is formed so that the corners of the rectangle have a predetermined curvature.
이와 같이 상기 중간물(M')의 모서리를 모따기단계(S130)를 거쳐 부드럽게 만드는 것은, 부분방전이나 스파크를 방지하기 위함이다. 즉, 상기 중간물(M')의 모서리가 날카로운 경우에는 완선된 모터 제품의 작동시 이러한 뾰족한 모서리를 통해 부분방전이나 스파크 등이 발생하기 쉽기 때문이다.In this way, the smoothing of the edge of the intermediate material M' through the chamfering step S130 is to prevent partial discharge or sparks. That is, when the edge of the intermediate material M' is sharp, partial discharge or sparks are likely to occur through the sharp edge during operation of a finished motor product.
상기 모따기단계(S130)가 수행되고 나면 다음으로는 요철형성단계(S140)가 진행된다.After the chamfering step (S130) is performed, the concavo-convex forming step (S140) is performed next.
상기 요철형성단계(S140)는, 상기 모따기단계(S130)를 거친 중간물(M')의 표면에 요철(凹凸)을 성형하여 각동선(H)을 제조하는 과정이다.The concave-convex forming step (S140) is a process of manufacturing the angular copper wire (H) by forming the concavo-convex on the surface of the intermediate material (M') that has been subjected to the chamfering step (S130).
이러한 요철형성단계(S140)에서는 상기 중간물(M')의 상면과 하면 그리고 측면에 모두 요철(凹凸)이 형성된다. 따라서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 상요철롤러(50)와 하요철롤러(52) 그리고 좌요철롤러(54)와 우요철롤러(56)가 각각 구비되어 사방향에서 상기 중간물(M')을 가압하게 된다.In this concave-convex forming step (S140), concavities and convexities are formed on the upper surface, lower surface, and side surfaces of the intermediate material M'. Therefore, as shown in (a) of FIG. 7 , the upper and
상기와 같은 요철형성단계(S140)가 완료되고 나면, 도 7의 (b)에서와 같이 상하 및 측면에 각각 요철(凹凸)이 형성된 각동선(H)이 성형된다.After the concavo-convex forming step (S140) as described above is completed, the angular copper wire (H) having concavities and convexities formed on the upper and lower sides and the side, respectively, as in FIG. 7(b) is formed.
물론, 상기와 같은 요철형성단계(S140)는 다수의 과정에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 상기 상요철롤러(50)와 하요철롤러(52) 그리고 좌요철롤러(54)와 우요철롤러(56)가 사방향에서 상기 중간물(M')을 동시에 가압하는 외에 단계적으로 가압하도록 구성할 수도 있다.Of course, the step of forming the unevenness ( S140 ) as described above may be performed by a number of processes. That is, the upper concave-
구체적으로는 상기 상하가압단계(S100)와 측면가압단계(S110)와 같이, 상기 중간물(M')을 먼저 상기 상요철롤러(50)와 하요철롤러(52)로 가압하여 중간물(M')의 상면과 하면에 각각 요철(凹凸)을 형성한 다음, 상기 좌요철롤러(54)와 우요철롤러(56)를 이용하여 측면을 가압하여 측면에 요철(凹凸)이 형성되도록 나누어 진행하는 것도 가능할 것이다.Specifically, as in the upper and lower pressing step (S100) and the side pressing step (S110), the intermediate (M') is first pressed with the upper and
이처럼 상기 요철형성단계(S140)는, 상기 중간물(M')의 상하 및 측면을 동시에 가압하거나 순차적으로 가압하여 중간물(M')의 표면에 요철(凹凸)이 생기도록 하는 과정이다.As such, the uneven formation step ( S140 ) is a process of simultaneously or sequentially pressing the upper and lower sides and sides of the intermediate material M' to form irregularities on the surface of the intermediate material M'.
상기와 같은 요철형성단계(S140)가 수행되고 나면, 도 7의 (b)와 같은 각동선(H)이 생성되어 각동선(H)의 형상 성형은 완료된다.After the concavo-convex forming step (S140) as described above is performed, a copper wire (H) as shown in (b) of FIG. 7 is generated, and the shape forming of the copper wire (H) is completed.
다음으로는, 상기와 같은 연속된 각동선(H)을 모터의 고정자 등에 삽입하기 위한 변형과정이 진행된다.Next, a transformation process for inserting the continuous angular copper wire (H) as described above into the stator of the motor is performed.
구체적으로 살펴보면, 먼저 상기 절단단계(S150)가 진행되는데, 이는 상기 요철형성단계(S140)를 거친 길다란 각동선(H)을 일정 크기로 전달하는 과정이다. 이와 같은 절단단계(S150)에서 절단되는 각동선(H)의 길이는 모터의 크기 등에 따라 달라질 수 있을 것이다.In detail, first, the cutting step (S150) is performed, which is a process of transferring the long angular copper wire (H) that has undergone the uneven formation step (S140) to a predetermined size. The length of each copper wire (H) cut in the cutting step (S150) may vary depending on the size of the motor.
상기 절단단계(S150)에 의해 소정 크기로 각동선(H)이 절단되고 나면, 상기 벤딩단계(S160)가 진행된다. 상기 벤딩단계(S160)는 상기 각동선(H)을 'U'형상으로 구부리는 과정이다.After the angular copper wire (H) is cut to a predetermined size by the cutting step (S150), the bending step (S160) proceeds. The bending step (S160) is a process of bending the angular copper wire (H) into a 'U' shape.
이와 같은 과정에 의해 상기 각동선(H)이 구부러진 상태가 도 8의 (b)에 도시되어 있다.A state in which the angular copper wire (H) is bent by this process is shown in (b) of FIG. 8 .
상기와 같은 벤딩단계(S160) 다음에는 비틀림단계(S170)가 진행된다.After the bending step (S160) as described above, the twisting step (S170) proceeds.
상기 비틀림단계(S170)는, 상기 벤딩단계(S160)를 거친 각동선(H)의 중앙부를 비틀어 헤어핀(hairpin)형상으로 성형하는 과정이다.The twisting step (S170) is a process of twisting the central portion of the angular copper wire (H) that has undergone the bending step (S160) to form a hairpin shape.
상기와 같은 비틀림단계(S170)가 수행되고 나면, 상기 코팅단계(S180)가 진행된다.After the twisting step (S170) as described above is performed, the coating step (S180) proceeds.
상기 코팅단계(S180)는 상기 비틀림단계(S170)를 거친 각동선(H)의 표면을 코팅하는 과정이다.The coating step (S180) is a process of coating the surface of the angular copper wire (H) that has undergone the torsion step (S170).
이때 상기 코팅단계(S180)에서 사용되는 코팅재료는 다양하게 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 금속재질로 상기 각동선(H)의 표면에 코팅이 이루어지도록 하거나 다른 재질로 코팅을 할 수도 있을 것이다.At this time, the coating material used in the coating step (S180) may be variously configured. For example, the coating may be made on the surface of the angular copper wire (H) with a metal material or may be coated with another material.
바람직하게는 상기 각동선(H)의 표면에 상기 각동선(H)의 재질보다 도전성이 상대적으로 높은 금속분말을 코팅하여 금속코팅층을 형성하는 것이 좋다. 예를 들어 구리 또는 알루미늄, 알루미늄합금에 비하여 상대적으로 도전성이 높은 재질, 은, 금 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있을 것이다.Preferably, it is preferable to form a metal coating layer by coating the surface of the copper wire (H) with a metal powder having a relatively higher conductivity than the material of the copper wire (H). For example, it may be made of any one of a material having relatively high conductivity compared to copper, aluminum, or an aluminum alloy, silver, or gold.
또한 상기와 같은 코팅단계(S180)에서는 상기 각동선(H) 전체에 코팅을 하는 외에도 일부(끝단 등)에만 코팅을 하는 것도 가능할 것이다.In addition, in the coating step (S180) as described above, in addition to coating the entire copper wire (H), it will be possible to coat only a part (end, etc.).
이와 같은 상기의 단계가 완료되면, 각동선(H)의 제조가 완료되어 조립이 이루어진다.When the above steps are completed, the manufacture of each copper wire (H) is completed and assembly is made.
상기와 같은 과정에 의해 생성되는 본 발명에 의한 각동선(H)은 고주파와 고투자용 각동선이 된다. 즉, 본 발명에 의한 각동선(H)의 표면은 요철(凹凸)이 생기도록 구성되어 있으므로 표면적이 증대되어 표피효과에 의해 모터의 성능이 증가된다.The angular copper wire (H) according to the present invention generated by the process as described above is a angular copper wire for high frequency and high permeability. That is, since the surface of the angular copper wire H according to the present invention is configured to have irregularities, the surface area is increased and the performance of the motor is increased by the skin effect.
구체적으로 살펴보면, 표피효과(Skin Effect)는 주파수(Frequency)가 있는 교류(AC)에서 전선을 통과할때 전선의 외측 부분으로 전류밀도가 커지는 경향이 있는 것을 말하는 것이다. 즉, 주파수가 높아짐에 따라 전류가 도선의 바깥쪽으로 흐르려는 성질 또는 전자기파가 도체 매질의 표면 만을 따라 전파하려는 성질을 말한다.Specifically, the skin effect refers to the tendency of the current density to increase toward the outer part of the wire when passing through the wire in alternating current (AC) with frequency. That is, as the frequency increases, current tends to flow outward of the conductor or electromagnetic waves propagate only along the surface of the conductor medium.
이와 같은 표피효과가 생기는 이유는 전선단면적 내의 중심일수록 자속쇄교수가 커져서 인덕턴스가 증가되므로 중심부에서는 전류가 잘 흐르지 못하고 표면으로 몰려 흐르려고 하기 때문이다.The reason for such a skin effect is that the more the center within the cross-sectional area of the wire is, the larger the flux chaining increases and the inductance increases, so the current does not flow well in the center and tends to flow to the surface.
전선의 단면적에는 직류(DC)가 흐를때보다 직류와 같은 교류(AC)가 흘렀을 때, 전력손실이 많아지게 되는데 전선내의 평균전력손실을 전류의 2승의 평균치로 나눈값을 실효교류저항이라 한다.When alternating current (AC) like direct current flows through the cross-sectional area of a wire, power loss is greater. The effective AC resistance is the average power loss in the wire divided by the average value of the square of the current. .
표피효과 저항비는 전선의 단면적이 커질수록 주파수가 증가될수로 커지게 된다. 그만큼 전선의 단면적을 효율적으로 유효하게 사용하지 못한다는 뜻이다.The skin effect resistance ratio increases as the cross-sectional area of the wire increases as the frequency increases. This means that the cross-sectional area of the wire cannot be used efficiently and effectively.
따라서, 이러한 표피효과를 이용한 것으로는, 내부가 비어있도록 하여 표면적을 증가시킨 중공케이블(CABLE), 전선의 가운데에 오일관이 들어가 있도록 한 케이블 또는 송전선로의 케이블을 복도체나 다도체로 사용하는 방식 등이 있다.Therefore, examples of using the skin effect include a hollow cable (CABLE) with an increased surface area by making the inside empty, a cable with an oil pipe in the middle of the electric wire, or a method using a cable of a power transmission line as a corridor or multi-conductor, etc. There is this.
그리고, 알려진 것처럼 도체(Conductor)에서 표피깊이(δ)의 의존성은 주파수(f), 투자율(μ), 도전율(σ) 등에 따라 달라진다. 즉, 높은 주파수일수록, 큰 투자율(큰 도전율)일수록 표피깊이는 작아진다.And, as is known, the dependence of the skin depth (δ) in the conductor varies depending on the frequency (f), the magnetic permeability (μ), the conductivity (σ), and the like. That is, the higher the frequency, the greater the permeability (larger conductivity), the smaller the skin depth.
결국, 표피효과는 전류가 흐르는 도체의 단면적을 줄이므로 저항을 증가시키게 되고, 이로 인해 표피효과는 전송 케이블의 손실에 영향을 준다. 또한, 사용가능 주파수대역을 제한시키게 된다.As a result, the skin effect reduces the cross-sectional area of a conductor through which current flows, and thus increases the resistance, which in turn affects the loss of the transmission cable. In addition, the usable frequency band is limited.
그러나, 본 발명에 의한 각동선(H)은 표면적이 증가되므로 이러한 표피효과에도 불구하고, 전력손실을 방지할 수 있게 되는 것이다. 즉, 주파수가 증가하면 침투깊이가 낮아지지만, 본 발명에서는 표면적이 넓기 때문에 주파수를 높여도 전류가 흐를 수 있게 된다.However, since the surface area of each copper wire (H) according to the present invention is increased, it is possible to prevent power loss despite such a skin effect. That is, as the frequency increases, the penetration depth decreases, but in the present invention, since the surface area is large, current can flow even if the frequency is increased.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments illustrated above, and many other modifications based on the present invention will be possible for those skilled in the art within the above technical scope.
10. 상부롤러 12. 하부롤러
20. 측면롤러 30. 상롤러
32. 하롤러 34. 좌롤러
36. 우롤러 40. 모따기롤러
42. 모따기홈 50. 상요철롤러
52. 하요철롤러 54. 좌요철롤러
56. 우요철롤러 M. 소재
M'. 중간물 H. 각동선10.
20.
32.
36.
42.
52. Concave-
56. Concave-convex roller M. Material
M'. Intermediate H. copper wire
Claims (5)
상기 요철형성단계(S140)는,
상요철롤러(50)와 하요철롤러(52) 그리고 좌요철롤러(54)와 우요철롤러(56)를 구비하여 사방향에서 상기 중간물(M')을 가압함으로써 상기 모따기단계(S130)를 거친 중간물(M')의 상면과 하면 그리고 측면에 모두 요철(凹凸)이 형성되도록 하는 과정이며;
상기 모따기단계(S130)는,
표면에 모따기홈(42)이 내측으로 함몰되게 형성된 한 쌍의 모따기롤러(40) 사이를 상기 중간물(M')이 통과하도록 하는 과정이고;
상기 모따기홈(42)의 곡률반경(R)은,
상기 중간물(M')의 상하 높이의 1/2보다는 크고, 상기 중간물(M')의 상하 높이보다는 작은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 고주파와 고투자율을 가지는 각동선 제조방법.A vertical pressing step (S100) of pressing the material (M) having a circular cross section up and down to form a flat plate having a certain thickness, and pressing both sides of the material that has undergone the vertical pressing step (S100) to form a rectangular cross section Four directions of simultaneously pressing the upper and lower sides and sides of the intermediate material M' that has undergone a side pressing step (S110) of generating an intermediate material (M′) with branches, and the vertical pressing step (S100) and the side pressing step (S110) The pressing step (S120), the chamfering step (S130) of performing chamfering by pressing or processing the edge of the intermediate material (M') that has been subjected to the four-way pressing step (S120), and the middle of the chamfering step (S130). A concave-convex forming step (S140) of manufacturing the angular copper wire (H) by molding the uneven (凹凸) on the surface of the water (M '), and a cutting step (S150) of delivering the angular copper wire (H) to a certain size; A bending step (S160) of bending the angular copper wire (H) cut by the cutting step (S150) into a 'U' shape, and twisting the center of the angular copper wire (H) that has undergone the bending step (S160) to form a hairpin (hairpin) ) includes a twisting step (S170) of forming a shape, and a coating step (S180) of coating the surface of the angular copper wire (H) that has undergone the twisting step (S170);
The concavo-convex forming step (S140) is,
The chamfering step (S130) is performed by pressing the intermediate material M' in four directions with an upper concave-convex roller 50, a lower concave-convex roller 52, and a left concave-convex roller 54 and a right concave-convex roller 56. It is a process of forming irregularities on both the upper surface, the lower surface, and the side of the rough intermediate (M');
The chamfering step (S130) is,
It is a process of allowing the intermediate material (M') to pass between a pair of chamfering rollers (40) having a chamfering groove (42) recessed inwardly on the surface;
The radius of curvature (R) of the chamfered groove (42) is,
A method of manufacturing a angular copper wire having high frequency and high magnetic permeability, characterized in that it has a size larger than 1/2 of the upper and lower heights of the intermediate material (M') and smaller than the upper and lower heights of the intermediate material (M').
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