KR102281078B1 - 유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템은, 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 회전자 코어가 수용되며, 가동측 금형 및 고정측 금형으로 분리 가능한 금형 어셈블리; 상기 금형 어셈블리의 일측 끝부분에 형성되어 상기 회전자 코어로 공급되는 용탕이 주입되는 용탕 주입부; 상기 용탕 주입부의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 상기 금형 어셈블리 내부로 유입시키는 게이트; 상기 금형 어셈블리의 측부에 설치되어 상기 회전자 코어의 엔드링을 형성하는 하나 이상의 단부 형성부; 및 상기 가동측 금형 상에 설치된 진공 밸브;를 포함하고, 용탕이 상기 금형 어셈블리 내의 캐비티 내로 주입되는 순간까지 상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프를 가동하여 금형 어셈블리 내에 존재하는 가스를 제거하여 상기 회전자 코어 내의 기공율을 감소하게 한다.

Description

유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템{Rotor degassing system for induction motor}

본 발명은 가동측 금형 상에 진공 밸브를 설치하고, 금형 형폐 이후에 사출로드를 통해 알루미늄 용탕이 캐비티 내로 주입되는 순간까지 진공 펌프를 가동하여 금형 내에 존재하는 가스를 제거하는 회전자 금형 상의 가스 빼기 시스템에 관한 것이다.

모터 또는 유도 전동기의 주요 구성은 중앙부 상에서 회전구동하는 회전자와 상기 회전자의 주위에 형성되는 고정자로 이루어져 있으며, 회전자의 중앙에는 샤프트가 삽입 장착될 수 있도록 홀이 형성되어 있고 다수의 얇은 규소강판의 적층으로 이루어진 회전자 코어가 적층된다.

회전자는 도 1에 도시된 바와 같이 다수개의 슬롯(C2)이 형성된 철심(C1)이 다수개 적층되어 형성된 코어(C)를 소정의 금형에 장치한 후 용탕을 주입하여 용탕이 슬롯(C2)를 통과한 후 경화되어 도 2와 같은 회전자(R)를 형성한다.

상기 적층된 코어를 관통하는 다수의 회전자 바가 일정 원호상으로 다수 형성되고, 적층된 코어의 양단에는 상기 회전자 바의 끝단을 전기적으로 연결하여 하나의 회로를 구성하도록 하는 엔드링으로 구성되어 있다.

종래에 회전자 바와 엔드링을 동으로 제조하였으나 동은 가격이 매우 고가인 재료이며 전기적인 특성은 알루미늄에 비하여 우수하지만 가격이 높은 단점을 가지고 있어서, 회전자 바와 엔드링을 알루미늄으로 제조하는 방법이 연구되어 사용되고 있다.

회전자 바를 형성하는 과정은 회전자 바의 형상으로 알루미늄을 다이캐스팅하고 회전자 바가 삽입되도록 적층된 코어 상에 형성되는 삽입홈 상에 강제로 끼워넣은 후에 상기 적층된 코어 양측 상에 엔드링을 형성하는 공정으로 이루어진다. 한편 상기의 공정은 작업이 복잡하며 비용이 많이 들고 제조된 엔드링 부분이 견고하지 않은 관계로 고속 회전시 파손되는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

회전자를 주조하기 위한 종래의 기법으로는 원심 주조기를 이용한 원심 주조법, 수직형 주입 방법을 이용한 입형 고압 주조법, 수평형 주입 방식을 이용한 횡형 고압 주조법 등이 있다.

원심 주조법을 이용한 회전자 제작법은 높은 충전율 및 뛰어난 효율을 나타내고 있으나 범용적으로 적용할 수 없는 문제점이 있고, 수직형 주입 방법을 이용하는 입형 고압 주조법은 용탕이 주입되는 인게이트가 한쪽에 편중되어 회전자에서 인게이트가 없는 부분에 기포가 고립되어 분포함에 따라 회전자의 불균형이 발생하여 진동 소음이 발생하고 효율 저하를 야기하는 문제점이 있고, 수평형 주입 방식을 이용한 횡형 고압 주조법은 저가의 장비를 사용하고 소모되는 알루미늄의 양이 적어 낮은 생산단가로 회전자를 제작할 수 있으나 다른 제작 방법에 비해 낮은 충전율을 갖는 문제점이 있다.

한편, 기존의 회전자 금형 상에서는 가스빼기 구조가 없어 주조 공정 중에 가스가 고립되므로 금형의 가장자리 부위에 형성되는 엔드링과 바 부위에 기포 결함이 심하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자 가동측 금형 상에 설치된 진공 밸브를 통해 알루미늄 용탕이 회전자 코어가 배치된 금형의 캐비티 내로 주입되는 순간까지 상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프를 가동하여 회전자 코어 내에 존재하는 가스를 제거함으로써 회전자 제품 내의 기공율 감소 및 회전자 바의 충전율 증가를 통해 회전자의 주조 품질을 향상하게 한 유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템을 제공하는 것을 핵심적인 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템은, 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 회전자 코어가 수용되며, 가동측 금형 및 고정측 금형으로 분리 가능한 금형 어셈블리; 상기 금형 어셈블리의 일측 끝부분에 형성되어 상기 회전자 코어로 공급되는 용탕이 주입되는 용탕 주입부; 상기 용탕 주입부의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 상기 금형 어셈블리 내부로 유입시키는 게이트; 상기 금형 어셈블리의 측부에 설치되어 상기 회전자 코어의 엔드링을 형성하는 하나 이상의 단부 형성부; 및 상기 가동측 금형 상에 설치된 진공 밸브;를 포함하고, 용탕이 상기 금형 어셈블리 내의 캐비티 내로 주입되는 순간까지 상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프를 가동하여 금형 어셈블리 내에 존재하는 가스를 제거하여 상기 회전자 코어 내의 기공율을 감소하게 한다.

상기 진공 밸브는 상기 가동측 금형의 내측에 설치된 상태에서 상기 회전자 코어의 엔드링을 형성하는 단부 형성부의 내측 상으로 형폐 가능하게 한다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.

본 발명인 유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템은 가동측 금형 상에 설치된 진공 밸브를 통해 알루미늄 용탕이 회전자 코어가 배치된 금형의 캐비티 내로 주입되는 순간까지 상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프를 가동하여 회전자 코어 내에 존재하는 가스를 제거함으로써 회전자 제품 내의 기공율 감소 및 회전자 바의 충전율 증가를 통해 회전자의 주조 품질을 향상하게 한다.

도 1은 회전자의 코어를 도시한 일반적인 개념도이다.
도 2는 회전자 코어에 알루미늄 용탕을 주조 기법을 이용하여 상하 엔드링을 형성한 회전자를 도시한 일반적인 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 진공 밸브 실린더 벤팅 시스템을 나타내는 도면으로 캐비티 충전 시 진공 밸브가 열려 있는 구조를 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진공 밸브 실린더 벤팅 시스템을 나타내는 도면으로 캐비티 충전 후 진공 밸브가 닫혀 있는 구조를 도시한 개념도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회전자 가스빼기 시스템은 금형 어셈블리(100), 상기 금형 어셈블리(100) 내부로의 용탕 주입 전 금형 어셈블리(100) 내부의 공기와 혼입가스를 벤트시키는 진공 벤트 어셈블리(200) 및 외부에서 공급된 용탕을 상기 용탕 주입홀로 전달하는 주입용 게이트(410)와 금형 본체로 용탕이 흘러가는 용탕 주입핀(420)을 포함한다.

금형 어셈블리(100)는 회전자의 코어(C)가 삽입되고, 일측 면에는 상기 코어(C)로 용탕이 주입되는 용탕 주입홀과 상기 용탕 주입홀을 통해 주입된 용탕이 상기 코어(C)를 통과할 때 혼입되는 공기나 혼입가스가 배출되는 벤트홀이 형성된다.

상기 금형 어셈블리(100)는 코어(C)가 삽입되는 중공의 원통형상인 금형 본체(102), 금형 본체(102)의 일측에 설치되어 회전자의 일측면을 형성하는데 사용되는 제1 단부 형성부(104) 및 상기 금형 본체(102)의 타측에 설치되어 회전자의 타측면을 형성하는데 사용되는 제2 단부 형성부(106)를 포함한다.

이때, 상기 제1 단부 형성부(104)는 금형 본체(102)의 일측을 밀봉하면서 코어(C)의 일측면에 밀착되고, 밀착부분에 일정 공간을 갖도록 구성할 경우 회전자의 제1 엔드링을 형성한다. 여기에서, 제1 엔드링은 하부 엔드링을 의미한다.

그리고, 상기 제2 단부 형성부(106)는 금형 본체(102)의 타측을 밀봉하면서 코어(C)의 타측면에 밀착되고, 밀착부분에 일정 공간을 갖도록 구성할 경우 회전자의 제2 엔드링을 형성한다. 여기에서, 제2 엔드링은 상부 엔드링을 의미한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 금형 어셈블리(100) 내부의 벤트는 진공펌프(도시하지 않음)에 의해 이루어진다. 여기서, 진공펌프의 벤트라인은 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210) 사이의 벤트홀에 의해 형성된다.

따라서, 진공펌프에 의한 벤트는 금형 어셈블리(100)의 내부로 용탕이 주입되기 전, 즉 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210)가 서로 간에 밀착되지 않은 상태에서 이루어지고, 용탕이 주입됨에 따라 진공 벤트부 어셈블리(200)의 구동부(220)가 작동하여 진공 벨브 실리더(210)를 제2 단부 형성부(106) 방향으로 이동시켜 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210) 사이의 벤트홀을 막은 상태에서는 이루어지지 않는다.

즉, 본 발명은 금형 어셈블리(100)의 내부로 용탕이 주입되기 전에 내부에 있는 공비 및 혼입가스를 벤트시키고, 용탕 주입 시점에서 진공 밸브 실린더(210)를 작동시켜 주조가 가능한 형태로 각 구성요소를 밀착시킨 것이다.

상기 진공 밸브 실린더(210)는 외부에서 공급된 용탕이 상기 금형 어셈블리(100)로 용탕이 공급될 때 벤트홀을 열어 상기 금형 어셈블리(100) 내의 공기 및 혼입가스를 진공 벤트부 어셈블리(200)로 전달한다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시 예에 따른 회전자 가스빼기 시스템을 이용하여 회전자를 주조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

금형 어셈블리(100)의 내부로 용탕이 주입되기 전 코어(C) 중앙의 관통홀 및 금형 본체(102)와 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210) 사이의 틈새로 이어지는 벤트 라인을 통해 진공펌프로 공기를 벤트시킨다.

이후, 런너(400)로 용탕이 공급되는 용탕 공급신호가 진공 벤트부 어셈블리(200)에 공급되면, 용탕 공급신호에 따라 구동부(220)가 진공 밸브 실린더(210)를 작동시켜 제2 단부 형성부(106)과 진공 밸브 실린더(210) 사이의 벤트홀을 막게 된다.

이와 같이, 금형 본체(102)의 타측 면에 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210)가 밀착되어 금형 본체(102)의 타측 부분을 밀봉시키면, 용탕 공급신호에 따라 외부에서 런너(400)의 주입용 게이트(410)로 용탕이 공급되고, 상기 주입용 게이트(410)에 공급된 용탕은 용탕 주입핀(412) 및 용탕 주입홀을 거쳐 금형 본체(102)에 충전되면서 상부 엔드링과 하부 엔드링을 형성하게 된다.

상기와 같이, 금형 본체(102)에 용탕이 충전될 때 금형 본체(102) 내부의 공기 및 혼입가스는 진공 벤트라인을 통해 진공펌프로 벤트된다.

이와 같이, 본 발명은 금형 본체(102)에 용탕이 충전되는 용탕 충전 공정에서 금형 본체(102) 내부 및 혼입가스가 상기 진공 밸브 실린더(210)와 제2 단부 형성부(106) 사이의 벤트라인을 통해 외부로 벤트되기 때문에 주조 결혐을 방지 할 수 있어 회전자의 주조 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

다시 말해, 종래에는 금형 본체(102) 내부 및 혼입가스를 벤트하는 구조가 없어 기공에 의한 주조 결함이 발생되나, 본원 발명은 용탕이 주입될 때 진공 밸브 실린더(210)와 제2 단부 형성부(106) 사이의 벤트라인을 통해 벤트되기 때문에 기공에 의한 주조 결함을 방지할 수 있어 회전자의 주조 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

100 : 금형 어셈블리
102 : 금형 본체
104 : 제1 단부 형성부
106 : 제2 단부 형성부
200 : 진공 벤트 어셈블리
210 : 진공 밸브 실린더
220 : 구동부
400 : 런너
410 : 주입용 게이트
420 : 용탕 주입핀

Claims (2)

1. 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 회전자 코어가 수용되며, 가동측 금형 및 고정측 금형으로 분리 가능한 금형 어셈블리;
   상기 금형 어셈블리 내부로의 용탕 주입 전 상기 금형 어셈블리 내부의 공기와 혼입가스를 벤트시키는 진공 벤트 어셈블리;
   상기 금형 어셈블리의 일측 끝부분에 형성되어 상기 회전자 코어로 공급되는 용탕이 주입되는 용탕 주입부;
   상기 용탕 주입부의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 상기 금형 어셈블리 내부로 유입시키는 게이트;
   상기 금형 어셈블리의 양측부에 설치되어 상기 회전자 코어의 엔드링을 형성하는 한쌍의 단부 형성부; 및
   상기 가동측 금형 상에 설치된 진공 밸브;를 포함하고,
   상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프의 벤트라인은 상기 한쌍의 단부 형성부를 이루는 제2 단부 형성부와 상기 진공 벤트 어셈블리를 이루는 진공 밸브 실린더 사이의 벤트홀에 의해 형성되고,
   상기 진공 펌프에 의한 벤트는 상기 금형 어셈블리의 내부로 용탕이 주입되기 전에 상기 제2 단부 형성부와 진공 밸브 실린더가 서로 간에 밀착되지 않은 상태에서 이루어지고, 상기 진공 밸브 실린더는 외부에서 공급된 용탕이 상기 금형 어셈블리로 용탕이 공급될 때 상기 벤트홀을 열어 상기 금형 어셈블리 내의 공기 및 혼입가스를 상기 진공 벤트 어셈블리로 전달하고,
   용탕이 상기 금형 어셈블리 내의 캐비티 내로 주입되는 순간까지 상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프를 가동하여 금형 어셈블리 내에 존재하는 가스를 제거하여 상기 회전자 코어 내의 기공율을 감소하게 하여, 기공에 의한 주조 결함 방지 및 회전자의 주조 품질 향상을 가능하게 하는,
   유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 진공 밸브는 상기 가동측 금형의 내측에 설치된 상태에서 상기 회전자 코어의 엔드링을 형성하는 단부 형성부의 내측 상으로 형폐 가능한,
   유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템.

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