KR102420716B1 - 모터 적층 코어 본딩용 지그 - Google Patents

모터 적층 코어 본딩용 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터의 적층 코어를 형성하는 얇은 규소강판들을 정렬하고 가열 S및 가압하여 일체로 본딩하기 위한 지그에 관한 것으로, 규소강판(C)이 삽입되는 하부 지그(10)와, 상기 하부 지그(10)의 상부에서 승강되어 상기 하부 지그(10)에 삽입된 규소강판(C)을 가압하는 상부 지그(20)를 포함하여 이루어지며; 상기 하부 지그(10)는 베이스 플레이트(100)와, 상기 베이스 플레이트(100)의 상부에 설치되는 클램프조립체(200)와, 상기 클램프조립체(200)의 외부에 고정되는 하부 플레이트(300)와, 상기 클램프 조립체(200)의 하부에서 클램프조립체(200)를 관통하여 상방으로 나사결합되는 가압 스크류(400)를 포함하고; 상기 상부 지그(20)는 가압 플레이트(500)의 하부에 고정되는 상부 플레이트(600)와, 상기 가압 플레이트(500)의 하부 중심부에 결합되는 가이드 샤프트(700)와, 상기 가압 플레이트(500)의 하강에 의해 클램프 조립체(200)를 1차 확장시키는 콜렛 척(800)을 포함하여 이루어지고, 상기 가이드 샤프트(700)의 하단에는 상기 가압 스크류(400)에 나사결합되어 클램프조립체(200)를 2차 확장시키도록 암나사부(710)가 형성된다.

Description

모터 적층 코어 본딩용 지그{BONDING JIG FOR LAMINATED CORE OF ELECTRIC MOTOR}
본 발명은 모터의 적층 코어를 형성하는 얇은 규소강판들을 회전방향 및 축방향으로 가지런하게 정렬하고 가열상태에서 가압하여 일체로 본딩하기 위한 모터 적층 코어 본딩용 지그에 관한 것이다.
일반적으로 전동 모터는 코일을 감도록 슬롯을 구비한 코어를 여러 장 적층하여 고정자 혹은 회전자를 구성하고, 코일에 대응하는 위치에 자석을 구비하거나 또는 자석 없이 적층한 코어를 구비하여 회전자 혹은 고정자를 구성하여 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자가 회전하도록 이루어진다.
한편, 4차혁명시대가 도래하면서 점차 새로운 분야의 기술 발달이 대두되고, 그에 따라 이전에 보지 못하던 방식의 기술들이 우리 생활 전반에 걸쳐 밀접하게 자리잡고 있는데, 가장 큰 변화를 실감할 수 있는 분야가 바로 전기차이다. 전기차는 내연기관 차량들이 가지고 있던 환경오염이라는 문제에서 벗어나 대기를 오염시키는 질소산화물이나 미세먼지 등을 발생시키지 않는다는 장점이 있다.
이러한 전기차에서 배터리 못지않게 중요한 부품이 모터인데, 이 모터는 엔진역할을 하는 대체하기 위한 동력원으로써 소형 경량화와 더불어 고출력을 낼 수 있어야 하는데, 직류모터는 직류전압을 사용하기 때문에 전류가 한 방향으로 흐르게 하는 정류기가 포함된 직류 변환 어탭터가 필요하다는 단점을 가지고 있으며, 고속화가 어렵고 교류모터에 비해 복잡한 구조와 비싼 가격을 가지고 있는 단점이 있어서 전기차에는 주로 교류 모터를 사용하고 있다.
반면, 교류모터는 시간에 따라 흐르는 방향과 크기가 주기적으로 변하는 전기인 교류 전기를 이용하여 회전을 만드는데, 교류전기를 이용하기 때문에 가정용 220v전원으로도 사용이 가능하며 정류자가 필요 없는 장점을 가지고 있기 때문에 교류모터는 선풍기, 세탁기, 냉장고 등 가정에서 사용하는 전자제품과 펌프, 크레인 등 각종 산업현장에서 폭넓게 사용되고 있고, 전기차 역시 내구성이 우수하고 정밀한 속도제어가 가능한 교류모터를 사용하고 있으며, 브러시리스직류모터(BLDC)도 개발되어 전기차에 사용 중에 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 전기차의 모터를 제조하기 위한 기술에 관련된 것인데, 적층 코어를 정렬하여 일체화하기 위한 기술과 관련된 종래기술로는 특허문헌 1 내지 4 등이 개시되어 있다.
한편, 모터의 적층 코어를 정렬하여 일체화하는 방법은 용접식, 요철결합식(코킹), 본딩방식 등이 있는데, 이 중에서 본 발명은 본딩방식에 관련된 것으로, 특허문헌 2 등에 개시된 바와 같은 기존의 본딩방식에서는 적층된 규소강판을 가압학 위한 푸싱유닛과 규소강판 사이에 존재하는 접착제를 경화시켜서 적층 코어를 형성하기 위한 접착제 경화기가 별도로 구성되어 있었으므로 푸싱유닛과 접착제 경화기를 순차적으로 경유하는 방식으로 이루어져 장치가 복잡함은 물론 공정시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
한국공개특허 제10-2005-0026882호(2005.03.16. 공개) 한국등록특허 제10-1669513호(2016.10.20. 등록) 한국등록특허 제10-2199465호(2020.12.30. 등록) 한국실용공고 제1986-0002359호(1986.03.15. 공고)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 규소 강판이 적층되어 이루어지는 코어를 1차 가압하여 축방향 및 회전방향으로 가지런하게 정렬하고, 고주차 가열 하에서 2차로 가압하여 규소 강판 사이의 접착제 성분이 용융되어 일체로 본딩하기 위한 모터 적층 코어 본딩용 지그를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 규소강판이 삽입되는 하부 지그와, 상기 하부 지그 상부에서 승강되면서 상기 하부 지그에 삽입된 규소강판을 가압하는 상부 지그를 포함하여 이루어지며; 상기 하부 지그는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 설치되는 클램프조립체와, 상기 클램프조립체 외부에 고정되는 하부 플레이트와, 상기 클램프 조립체 하부에서 클램프조립체를 관통하여 상방으로 나사결합되는 가압 스크류를 포함하고; 상기 상부 지그는 서보 프레스에 장착되는 가압 플레이트와, 상기 가압 플레이트의 하부에 고정되어 규소강판의 상단에 접촉하는 상부 플레이트와, 상기 가압 플레이트 하부 중심부에 결합되는 가이드 샤프트와, 상기 가이드 샤프트 외부에 끼워지며, 상기 가압 플레이트의 하강에 의해 상기 하부 지그의 클램프 조립체 내부에 삽입되어 클램프 조립체를 1차 확장시키는 콜렛 척을 포함하여 이루어지고, 상기 가이드 샤프트 하단에는 상기 가압 스크류에 나사결합되어 상기 클램프조립체를 2차 확장시키도록 암나사부가 형성된 모터 적층 코어 본딩용 지그를 제공한다.
본 발명에 의하면 타발된 규소강판들을 하부 지그에 삽입한 상태에서 상부 지그가 서보 프레스에 의해 하강하여 1차로 가압하면서 하부 지그의 클램프조립체를 벌려주게 됨으로써 규소강판을 회전방향 및 축방향을 따라 정렬시킨 후, 하부 지그 아래에서 가압 스크류가 서보 모터에 의해 회전되면서 2차 가압이 이루어지게 되면서 더욱 가지런하게 정렬함과 동시에 일체로 본딩시킬 수 있어 적층 코어의 정밀도 향상 및 생산성을 향상시킬 수 있는 등의 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 모터 적층 코어 본딩용 지그를 형성하는 상,하부 지그의 분리상태 사시도,
도 2는 도 1의 상태를 도시한 저면 사시도,
도 3은 상,하부 지그의 분해 사시도,
도 4는 하부 지그에 규소강판이 삽입된 상태,
도 5는 상부 지그의 하강과 서모 모터의 회전에 의해 규소강판이 압착 본딩된 상태를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 제2실시 예를 도시한 상,하부 지그의 분리상태 단면도,
도 7은 도 6에 도시된 상,하부 지그에 의해 규소강판이 압착 본딩된 상태를 도시한 단면도,
도 8은 본 발명의 제3실시 예를 도시한 상,하부 지그의 분리상태 단면도,
도 9는 도 6에 도시된 상,하부 지그에 의해 규소 강판이 압착 본딩된 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5에는 본 발명의 제1실시 예에 의한 모터 적층 코어 본딩용 지그가 도시되어 있다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 예에 의한 본딩용 지그(1)는 규소강판(C)이 삽입되는 하부 지그(10)와, 상기 하부 지그(10)의 상부에서 승강되어 상기 하부 지그(10)에 삽입된 규소강판(C)을 가압하는 상부 지그(20)를 포함하여 이루어져 있다.
본 실시 예에서, 하부 지그(10)는 베이스 플레이트(100)와, 상기 베이스 플레이트(100)의 상부에 설치되는 클램프조립체(200)와, 상기 클램프조립체(200)의 외부에 고정되는 하부 플레이트(300)와, 상기 클램프 조립체(200)의 하부에서 클램프조립체(200)를 관통하여 상방으로 나사결합되는 가압 스크류(400)를 포함하여 이루어져 있다.
또, 상부 지그(20)는 서보 프레스에 장착되는 가압 플레이트(500)와, 상기 가압 플레이트(500)의 하부에 고정되어 규소강판(C)의 상단에 접촉하는 상부 플레이트(600)와, 상기 가압 플레이트(500)의 하부 중심부에 결합되는 가이드 샤프트(700)와, 상기 가이드 샤프트(700)의 외부에 끼워지며, 상기 가압 플레이트(500)의 하강에 의해 상기 하부 지그(10)의 클램프 조립체(200) 내부에 삽입되어 클램프 조립체(200)를 1차 확장시키는 콜렛 척(800)을 포함하여 이루어져 있고, 상기 가이드 샤프트(700)의 하단에는 상기 가압 스크류(400)에 나사결합되어 상기 클램프조립체(200)를 2차 확장시키도록 암나사부(710)가 형성되어 있다.
상기 클램프조립체(200)는 베이스 플레이트(100)에 고정되는 하우징(210)과, 상기 하우징(210)의 내측에 방사상으로 설치되어 상기 콜렛 척(800)의 진입에 의해 확장되는 복수의 콜렛 죠(220)와, 상기 콜렛 죠(220)의 원상복귀를 위한 스프링(230)과, 상기 콜렛 죠(220)의 외곽에 각각 결합되며 상기 하부 플레이트(300)에 삽입된 규소강판(C)의 내면에 접촉하는 복수의 클램핑 죠(240)와, 상기 클램핑 죠(240)에 결합되어 상기 규소강판(C) 내면에 슬릿에 끼워져 규소강판의 회전방향을 정렬하는 블레이드(250)를 포함하여 이루어져 있다.
한편, 상기 하부 지그(10)의 베이스 플레이트(100)와 클램프조립체(200) 사이에는 단열플레이트(110)가 개재되어 있고, 상기 상부 지그(20)의 가압 플레이트(500)와 상부 플레이트(600) 사이에도 단열플레이트(510)가 개재되어 있어 적층 코어 즉, 규소 강판의 고주파 가열시 받게 되는 열이 지그의 하부와 상부로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 되어 있다.
상기 단열플레이트(110,510)는 열전도성이 낮으면서도 기계적인 강도(압축강도 등)가 우수한 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시 예에서, 상기 가압 스크류(400)는 베이스 플레이트(100)와 하우징(210)의 사이에 가이드 바(410)를 따라 승강 가능하게 설치되는 가이드 플레이트(420)에 승강가능하게 설치되고, 상기 가압 스크류(400)의 외측에는 가압 스크류(400)의 상승을 제한하기 위한 스톱퍼(430)가 끼워져 있다.
본 실시 예에서, 상기 가압 스크류(400)의 상부 내측에는 상기 가이드 샤프트(700) 하단의 암나사부에 가압 스크류(400)의 진입 안내를 위한 펀치 핀(440)이 삽입되어 있다.
또, 본 실시 예에서, 상기 가이드 샤프트(700)의 상단에는 콜렛 척(800)의 완충을 위한 완충 스프링(810)이 끼워져 있다.
상기 가압 플레이트(500)와 상부 플레이트(600) 사이에는 단열플레이트(510)와 중간 플레이트(520)가 설치되며, 상기 중간 플레이트(520)와 상부 플레이트(600) 사이는 완충용 스프링(550)과 부싱(540)의 개재하에 스트리퍼 볼트(530)에 의해 일체로 결합된다.
또, 도면 중 부호 222는 키 플레이트이고, 310은 단열 플레이트이며, 부호 720은 가이드 샤프트(700)에 콜렛 척(800)을 결합시키기 위한 키이이다.
본 실시 예에서, 상기 콜렛 척(800)은 사각단면 형태로 이루어져 있고, 상부로 갈수록 외경이 증가되도록 테이퍼진 형태를 이루고 있으며, 상기 콜렛 척(800)에 접촉하는 콜렛 죠(220)도 4개로 분할되어 있고, 이 콜렛 죠(220)의 내면 또한 상기 콜렛 척(800)과 같이 상부로 갈수록 외경이 증가되도록 테이퍼진 형태를 이루고 있어서 콜렛 척(800)의 하강에 의해 콜렛 죠(220)가 점차 반경방향으로 벌어지면서 클램핑 죠(240)도 벌어져 복수의 규소 강판이 정확하게 중심이 일치되도록 정렬되게 되며, 이와 동시에 클램핑 죠(240)에 부착된 블레이드(250)는 규소강판(C)의 내면에 형성된 슬릿에 끼워져 회전방향에 대한 정렬도 이루어질 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 실시 예의 본딩용 지그(1)를 사용하여 모터 고정자를 정렬 및 본딩하는 과정에 대하여 간단하게 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 하부 지그(10)에 타발된 규소강판(C)을 삽입한 상태에서, 도시 생략된 서보 프레스에 의해 상부 지그(20)가 하강하게 되면 다수의 규소강판(C)이 1차로 가압되면서 하부 지그의 클램프조립체(200)를 벌려주게 됨으로써 규소강판(C)이 회전방향 및 축방향을 따라 가지런하게 정렬되게 되고, 하부 지그(10) 아래에서 가압 스크류(400)가 서보 모터에 의해 회전되면서 2차 가압이 이루어진다. 2차 가압이 이루어진 후 도시 생략된 고주파 코일에 의해 규소강판(C)이 단계적으로 서서히 온도가 상승되면서 가열이 이루어지게 되면 규소강판(C)에 도포된 접착제 성분이 용융되면서 다수의 규소강판(C)이 일체로 본딩되어 코어를 완성하게 되며, 코어가 완성되면 가압 스크류의 후퇴와 상부 지그의 상승이 이루어진 후 하부 지그에서 일체로 본딩된 코어가 탈거되게 되는 것이다.
도 6 및 도 7에는 본 발명의 제2실시 예가 도시되어 있는데, 본 실시 예의 본딩용 지그(1)도 기본적으로 상술한 제1실시 예와 동일하며, 다만 상부 지그(20)에 규소강판(C)의 압착 본딩시 적층 코어의 상단부를 형성하는 몇 장의 규소강판(C)이 압착력에 의해 회전방향으로 틀어지는 현상을 해소할 수 있도록 하기 위하여 규소강판(C)의 외곽에 형성된 가이드 홀(h)에 끼워지는 가이드 핀(900)이 하방으로 돌출 형성되어 있는 차이점이 있다.
본 실시 예에서, 상기 가이드 핀(900)은 하방으로의 돌출길이가 모터 적층 코어의 상부를 형성하는 몇 장의 규소강판(C)에만 끼워질 수 있도록 비교적 짧은 길이만 돌출되어 있다.
도 8 및 도 9에는 본 발명의 제3실시 예가 도시되어 있는데, 본 실시 예의 본딩용 지그(1)는 상술한 제1,2실시 예의 본딩용 지그가 모터의 고정자(stator) 코어를 본딩하기 위한 것과는 달리, 모터의 회전자(rotor) 코어를 본딩하기 위한 것인데, 이는 상술한 제1,2실시 예에 개시된 회전자 코어용 본딩 지그에 비해 직경이 작게 형성되어 있고, 하부 지그(10)에 규소강판(C)의 압착 본딩시 적층 코어를 형성하는 규소강판(C)이 압착력에 의해 회전방향으로 틀어지는 현상을 해소할 수 있도록 규소강판(C) 외곽에 형성된 가이드 홀(h)에 끼워지는 가이드 핀(900)이 상방으로 길게 즉, 상기 제2 실시 예에서 상부 지그(20)의 하방으로 돌출된 가이드 핀(900)보다 상대적으로 길게 돌출 형성되어 있고, 상기 상부 지그(20)에는 상기 가이드 핀(900)과 대응되는 위치에 가이드 홀(22)이 형성되어 있는 차이점이 있으며, 나머지 구성 및 동작과정에 대하여는 상술한 실시 예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 의하면 상부 지그의 하강에 의한 1차 가압으로 규소강판의 정렬이 이루어지게 되고, 가압 스크류의 회전에 의해 2차 가압이 이루어지면서 규소강판 사이의 접착제 성분이 고주파 가열에 의해 용융되면서 일체로 본딩되므로 정령과 본딩작업을 동시에 실시하여 우수한 품질의 모터 적층 코어를 생산할 수 있는 이점이 있다.
1 : 본딩용 지그
10 : 하부 지그
20 : 상부 지그
100 : 베이스 플레이트
110 : 단열플레이트
200 : 클램프조립체
210 : 하우징
220 : 콜렛 죠
222 : 키 플레이트
230 : 스프링
232 : 스크류
240 : 클램핑 죠
250 : 블레이드
260 : 클램프 죠 하우징
270 : 커버
300 : 하부 플레이트
310 : 단열 플레이트
400 : 가압 스크류
410 : 가이드
420 : 가이드 플레이트
430 : 스톱퍼
440 : 펀치 핀
500 : 가압 플레이트
510 : 단열플레이트
520 : 중간 플레이트
530 : 스트리퍼 볼트
540 : 부싱
550 : 완충용 스프링
600 : 상부 플레이트
700 : 가이드 샤프트
710 : 암나사부
800 : 콜렛 척
810 : 완충 스프링
900 : 가이드 핀
C : 규소강판(모터 적층 코어)
h : 가이드 홀

Claims (8)

  1. 규소강판(C)이 삽입되는 하부 지그(10)와, 상기 하부 지그(10)의 상부에서 승강되어 상기 하부 지그(10)에 삽입된 규소강판(C)을 가압하는 상부 지그(20)를 포함하여 이루어지며;
    상기 하부 지그(10)는 베이스 플레이트(100)와, 상기 베이스 플레이트(100)의 상부에 설치되는 클램프조립체(200)와, 상기 클램프조립체(200)의 외부에 고정되는 하부 플레이트(300)와, 상기 클램프 조립체(200)의 하부에서 클램프조립체(200)를 관통하여 상방으로 나사결합되는 가압 스크류(400)를 포함하고;
    상기 상부 지그(20)는 서보 프레스에 장착되는 가압 플레이트(500)와, 상기 가압 플레이트(500)의 하부에 고정되어 규소강판(C)의 상단에 접촉하는 상부 플레이트(600)와, 상기 가압 플레이트(500)의 하부 중심부에 결합되는 가이드 샤프트(700)와, 상기 가이드 샤프트(700)의 외부에 끼워지며, 상기 가압 플레이트(500)의 하강에 의해 상기 하부 지그(10)의 클램프 조립체(200) 내부에 삽입되어 클램프 조립체(200)를 1차 확장시키는 콜렛 척(800)을 포함하여 이루어지고, 상기 가이드 샤프트(700)의 하단에는 상기 가압 스크류(400)에 나사결합되어 상기 클램프조립체(200)를 2차 확장시키도록 암나사부(710)가 형성되며, 상기 클램프조립체(200)는 베이스 플레이트(100)에 고정되는 하우징(210)과, 상기 하우징(210)의 내측에 방사상으로 설치되어 상기 콜렛 척(800)의 진입에 의해 확장되는 복수의 콜렛 죠(220)와, 상기 콜렛 죠(220)의 원상복귀를 위한 스프링(230)과, 상기 콜렛 죠(220)의 외곽에 각각 결합되며 상기 하부 플레이트(300)에 삽입된 규소강판(C)의 내면에 접촉하는 복수의 클램핑 죠(240)와, 상기 클램핑 죠(240)에 결합되어 상기 규소강판(C) 내면에 슬릿에 끼워져 규소강판의 회전방향을 정렬하는 블레이드(250)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터 적층 코어 본딩용 지그.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(100)와 클램프조립체(200) 사이에는 단열플레이트(110)가 개재되는 것을 특징으로 하는 모터 적층 코어 본딩용 지그.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압 스크류(400)는 베이스 플레이트(100)와 하우징(210)의 사이에 가이드 바(410)를 따라 승강 가능하게 설치되는 가이드 플레이트(420)에 승강가능하게 설치되고, 상기 가압 스크류(400)의 외측에는 가압 스크류(400)의 상승을 제한하기 위한 스톱퍼(430)가 끼워진 것을 특징으로 하는 모터 적층 코어 본딩용 지그.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가압 스크류(400)의 상부 내측에는 상기 가이드 샤프트(700) 하단의 암나사부에 가압 스크류(400)의 진입 안내를 위한 펀치 핀(440)이 삽입된 것을 특징으로 하는 모터 적층 코어 본딩용 지그.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드 샤프트(700)의 상단에는 콜렛 척(800)의 완충을 위한 완충 스프링(810)이 끼워지는 것을 특징으로 하는 모터 적층 코어 본딩용 지그.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 콜렛 척(800)은 사각단면 형태로 이루어지고 상부로 갈수록 외경이 증가되도록 테이퍼진 형태를 이루며, 상기 콜렛 척(800)에 접촉하는 콜렛 죠(220)는 4개로 분할되고, 상기 콜렛 죠(220)의 내면은 상부로 갈수록 외경이 증가되도록 테이퍼진 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 모터 적층 코어 본딩용 지그.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 지그(10) 또는 상부 지그(20)에는 규소강판(C)의 가이드 홀(h)에 끼워지는 가이드 핀(900)이 상방 또는 하방으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 모터 적층 코어 본딩용 지그.
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