KR102653256B1 - 스테이터의 에폭시 몰딩장치 및 이를 이용한 에폭시 몰딩방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터의 내부에 에폭시 몰딩을 성형하는 몰딩장치 및 이를 이용한 몰딩방법에 관한 것으로서, 에폭시를 적정 온도로 예열하여 보관하는 보관용 케이스와 보관용 케이스에서 에폭시를 전달받아 주입하는 주입용 케이스, 스테이터가 고정되는 진공챔버, 주입용 케이스와 진공챔버에 연결되어 진공상태를 형성하는 진공펌프, 스테이터의 코어 내경에 조립되는 가이드 지그로 구성되며, 적정 온도에 노출시 가이드 지그가 열팽창하여 기밀성을 유지하며 경화시 열변형을 방지하는 것이 특징이며, 에폭시 주입시 기포와 공극이 발생하지 않아 완성도가 높은 에폭시 몰딩을 성형하여 모터의 작동으로 인하여 발생하는 열을 효과적으로 방출하고 기밀성의 향상으로 코어의 내경으로 에폭시가 누설되는 것을 방지하여 상품성이 향상된다.

Description

스테이터의 에폭시 몰딩장치 및 이를 이용한 에폭시 몰딩방법{Epoxy molding device of stator and epoxy molding method using the same}

본 발명은 모터에 사용되는 스테이터를 제조하기 위한 스테이터의 에폭시 몰딩장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 모터 작동시 스테이터에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하고 코일을 보호하기 위하여 스테이터를 구성하는 에폭시가 기포와 공극, 누설의 발생없이 코일 전체를 완전히 감싸도록 충진되어 에폭시 몰딩이 성형되도록 개선한 것이다.

주지되 바와 같이 전기에너지를 기계에너지로 변환하기 위하여 사용하는 모터는 기본적으로 스테이터(stator; 고정자)와 로터(rotor; 회전자)로 구성된다.

상기 스테이터는 얇은 철판을 층층히 쌓아서 만든 코어(core)의 안쪽에 형성된 다수개의 홈에 코일을 감거나 끼워넣고, 코어와 코일을 고정하며 모터 작동시 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위하여 오버몰딩 또는 에폭시 몰딩을 하여 스테이터를 제조하고 있다.

상기에서 오버몰딩을 위한 몰드를 사용해서 스테이터를 생산하면, 내부에 공극이 발생하기 때문에 모터가 작동할 때 스테이터의 열을 효과적으로 방출시키지 못하는 단점이 있어 이를 해결하기 위하여 에폭시 몰딩을 개시하고 있다.

종래 에폭시 몰딩은, 코일이 감아진 코어의 중심부에 모터회전축의 축방향으로 연결되는 별도의 척기구를 끼워 고정한 상태에서 에폭시 수지를 주입하여 코어와 코일을 함침하여 감싸는 방법으로 에폭시 몰딩을 성형하였다.

이러한 성형방법은 에폭시를 주입하는 과정에서 에폭시 사이로 공기가 섞여 들어가게 되어 에폭시 몰딩 사이에 기포와 공극이 발생하게 된다.

또한, 코어의 중심부와 척기구 사이에 기밀이 유지되지 못하여 에폭시가 누설되어 코어의 내경에 묻어나는 불량품이 제조된다.

이로 인해 모터 작동시 발생하는 열을 효과적으로 방출하지 못할뿐더러 코어와 코일을 완전히 고정시키지 못해 흔들림이 발생하여 기포와 공극을 기점으로 균열이 발생하여 스테이터를 포함한 모터가 파손되는 등 내구성이 저하되는 문제가 있어 이를 해결하여 품질이 우수한 스테이터를 제조할 수 있는 스테이터 장치 및 스테이터 방법이 시급하게 요구되고 있는 실정에 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1874420호

상기와 같은 문제를 해결하고자 안출된 본 발명은 스테이터 내부에 기포와 공극이 없는 에폭시 몰딩으로 열을 효과적으로 방출할 수 있는 스테이터를 제공하는데 있고, 진공상태에서 에폭시를 주입하여 에폭시 몰딩을 성형하는 에폭시 몰딩장치를 제공하고, 에폭시의 주입시 코어 내경에 에폭시가 묻어나지 않으면서 기포와 공극, 누설 없이 코어와 코일 전체를 감싸는 에폭시 성형 몰딩이 성형되는 스테이터의 에폭시 몰딩방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스테이터 코어의 에폭시 몰딩장치는, 에폭시를 예열하여 보관하는 보관용 케이스와 기압차이를 이용하여 보관용 케이스에서 에폭시를 전달받아 주입하는 주입용 케이스, 에폭시 몰딩을 성형하기 위한 스테이터가 고정되어 기밀을 유지하는 진공챔버, 주입용 케이스와 진공챔버에 연결되어 진공상태를 형성하는 진공펌프, 스테이터의 코어 내경에 조립되어 에폭시가 누설되지 않게 기밀하는 가이드 지그, 진공을 형성 또는 해제하고 에폭시의 역류를 방지하는 각종 밸브를 포함하여 구성된다.

또한, 가이드 지그에서 2개로 분할되는 제1 지그와 제2 지그는 열팽창계수가 큰 테이프론 소재로 만들어져 적정 온도에 노출되어 열팽창하여 기밀성을 향상시키고, 제1 지그와 제2 지그의 양 끝단에 결합되는 고정캡은 강성이 큰 스틸 소재로 만들어져 열팽창한 제1 지그와 제2 지그가 경화되어 열변형을 방지할 수 있게 하였다.

스테이터 코어의 에폭시 몰딩방법은, 스테이터의 코어 내경에 가이드 지그를 조립하고 적정 온도에 노출시켜 열팽창하여 기밀성을 향상시키는 가이드 지그를 조립하고, 스테이터를 진공챔버의 고정 지그에 고정하고 주입 배관을 연결한 후, 진공 차단 밸브를 열고 진공펌프를 작동시켜 주입용 케이스와 진공챔버를 진공상태로 만드는 진공단계; 진공 차단 밸브를 잠그고 공급 밸브를 열어 보관용 케이스에 보관중인 예열된 에폭시를 기압차이로 주입용 케이스로 옮기는 에폭시 준비단계; 공급 밸브를 잠그고 주입 밸브를 열어낸 상태에서 주입용 케이스에 충진된 에폭시를 피스톤으로 가압하여 진공챔버에 위치한 스테이터의 내부로 밀어넣는 에폭시 주입단계; 진공 해제 밸브를 열어 진공챔버의 진공상태를 해제하고 에폭시 몰딩이 성형된 스테이터를 고정지그에서 분리하여 취출하는 스테이터 취출단계;를 포함하여 순서대로 진행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 스테이터의 에폭시 몰딩장치 및 이를 이용한 에폭시 몰딩방법에 의하면, 스테이터에 에폭시를 진공상태에서 주입하기 때문에 기포와 공극이 없는 스테이터를 제공하여 모터 작동시 발생되는 열을 효과적으로 방출하는 효과가 있다.

또한, 스테이터 코어 내경에 위치하여 열팽창하는 가이드 지그가 기밀성을 향상시켜 에폭시가 누설되어 코어 내경에 묻어나는 것을 방지할 수 있어 스테이터의 품질을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 몰딩장치의 개념도
도 2는 본 발명에 따른 보관용 케이스와 주입용 케이스의 개념도
도 3은 본 발명에 따른 진공챔버와 가이드 지그의 개념도
도 4는 본 발명에 따른 몰딩방법의 순서도

이하, 스테이터 코어의 에폭시 몰딩장치 및 이를 이용한 에폭시 몰딩방법에 대하여 상세히 설명하고자 하는바, 이러한 설명은 본 발명을 구현하기 위한 실시 예를 기준으로 한 것으로서, 본 발명이 추구하는 기술적 사상을 본 문서에 기재된 실시 예에 기재된 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents) 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

본 발명의 에폭시 몰딩장치는 에폭시(E)를 보관하는 보관용 케이스(10)와 에폭시(E)를 전달받아 주입하는 주입용 케이스(20), 스테이터(1)가 고정되는 진공챔버(30), 진공을 형성하는 진공펌프(40)로 구성되며, 가이드 지그(100)가 고정된 스테이터(1)를 진공 상태에서 에폭시(E)를 주입하여 기포와 공극, 누설없이 코어(2)와 코일(3) 전체를 완전히 감싸는 에폭시 몰딩을 성형하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 보관용 케이스(10)는 에폭시 몰드 성형에 필요한 에폭시(E)가 보관되고 에폭시(E)의 흐름성을 향상시키기 위하여 예열장치(도면 미도시)가 추가로 구성된다.

또한, 보관용 케이스(10)는 주입용 케이스(20)로 에폭시(E)를 공급하기 위하여 공급 밸브(70)와 배관이 연결된다.

즉, 상기 주입용 케이스(20)는 스테이터(1)에 에폭시(E)를 주입하기 위한 것으로, 에폭시(E)를 소정의 압력으로 눌러내어 에폭시(E)의 주입속도를 조절하는 피스톤(21)과, 상기 피스톤(21)이 구동하는 동안에 주입용 케이스(20)와 피스톤(21) 사이로 기포가 유입되는 것을 방지하기 위하여 기밀유지를 위한 씰링(도면 미도시)이 형성된다.

상기 주입용 케이스(20)에 진공상태를 형성하여 보관용 케이스(10)와의 기압차이를 이용하여 에폭시(E)가 주입용 케이스(20)에 채워지도록 진공펌프(40)와 진공 차단 밸브(50)가 배관으로 주입용 케이스(20)에 연결된다.

또, 피스톤(21)에 의해 눌러지는 에폭시(E)가 스테이터(1) 내부에 주입되도록 주입용 케이스(20)와 주입 밸브(80)가 연결된 주입 배관(90)이 연결구(111)에 연결된다.

진공챔버(30)는 내부공간에 스테이터(1)를 고정하는 고정지그(31)가 형성되고 진공상태를 형성하기 위하여 진공펌프(40)와 진공 차단 밸브(50)가 배관으로 연결된다.

또한, 진공펌프(40)의 작동으로 형성된 진공상태를 해제하기 위한 진공 해제 밸브(60)와 배관이 연결된다.

진공펌프(40)는 주입용 케이스(20) 또는 진공챔버(30) 중 어느 하나를 선택하여 진공상태로 만드는 것으로, 주입용 케이스(20)와 진공챔버(30)에 진공 차단 밸브(50)와 배관으로 연결된다.

가이드 지그(100)는 주입 배관(90)이 연결되는 연결구(111)와 주입 배관(90)을 통해 공급되는 에폭시(E)가 스테이터(1)의 내부에 골고루 주입되도록 등간격 또는 대칭으로 배치되는 주입구(112)가 형성되는 제1 지그(110)와 제1 지그(110)와 맞물리며 제2 지그(120), 제1 지그(110)와 제2 지그(120)의 양끝단에 조립되는 고정캡(130), 제1 지그(110)와 제2 지그(120), 고정캡(130)을 관통하여 체결하는 고정볼트(140)로 구성된다.

상기 제1 지그(110)와 제2 지그(120)는 얇은 철판을 겹겹이 쌓아 만든 코어(2)보다 열팽창계수가 큰 테이프론 등의 소재로 만들어져 고온에서 팽창 시 스테이터(1)의 코어(2) 내경 사이로 틈새가 생기는 것을 방지하여 기밀성을 향상시키는 동시에 코어(2)의 내경으로 에폭시가 누설되는 것을 방지하여 코어(2)의 내경에 에폭시가 묻어나는 것을 막는다.

그리고, 지그(110,120)의 양끝단에 위치하는 고정캡(130)은 스틸 등의 강성이 큰 소재로 만들어져 지그(110,120)가 경화되어 열변형하는 것을 방지할 수 있게 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 몰딩장치를 이용한 몰딩방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 코어(2)와 코일(3), 케이스(4)를 포함하여 구성된 스테이터(1)에 가이드 지그(100)를 조립한다.

더욱 상세하게는, 스테이터(1)의 코어(2) 내경에 제1 지그(110)와 제2 지그(120)를 서로 맞물리는 상태에서 양 끝단에 고정캡(130)을 결합 후 고정볼트(140)를 관통시켜 체결한다.

스테이터(1)의 코어(2) 내경에 가이드 지그(100)가 조립되면 제품을 적절한 온도로 예열하여 가이드 지그(100)를 팽창시켜 코어(2)의 내경 사이에 있을 틈새를 막아 기밀을 유지한다.

적정온도로 예열된 제품은 진공챔버(30)의 고정지그(31)에 장착하여 진공상태를 형성한다.

더욱 상세하게는, 제품을 고정지그(31)에 장착하여 고정한 상태에서 제1 지그(110)의 연결구(111)에 주입 배관(90)을 연결하고 진공챔버(30)를 기밀상태로 만든다.

진공챔버(30)가 기밀상태가 되면 진공 차단 밸브(50)를 열고 나머지 밸브(60,70,80)는 잠겨있는 상태에서 진공펌프(40)를 작동시켜 진공챔버(30)의 내부공간을 진공상태로 만든다.

이때, 진공상태를 형성하기 위해 작동하는 진공펌프(40)는 진공챔버(30) 외에도 주입용 케이스(20)의 내부공간도 진공상태를 만들어낸다.

진공펌프(40)의 작동으로 진공챔버(30)가 적정한 진공 압력에 도달하면 진공 차단 밸브(50)를 잠그고 진공펌프(40)의 작동을 정지하여 진공상태를 유지시킨다.

진공챔버(30)와 주입용 케이스(20)가 진공상태가 되면 주입용 케이스(20)와 보관용 케이스(10) 사이의 공급 밸브(70)를 열고 기압차이를 이용하여 보관용 케이스(10)의 에폭시(E)를 주입용 케이스(20)로 전달한다.

이때, 보관용 케이스(10)에 있는 에폭시(E)는 배관을 따라서 이동하는 도중에 굳는 것을 방지하고 흐름성의 향상을 위해 적절한 온도로 예열되어 있는 상태를 유지한다.

주입용 케이스(20)에 적정 용량만큼의 에폭시(E)가 채워지면 역류를 방지하기 위하여 공급 밸브(70)를 잠그고 주입 밸브(80)를 열어 진공챔버(30)에 고정되어 있는 스테이터(1)에 에폭시(E)를 주입한다.

에폭시(E)는 진공압력과 주입용 케이스(20)의 대기압 차이로 천천히 주입되는데, 진공상태에서는 흐름성이 떨어져 주입용 케이스(20)의 상단부에서 구동하는 피스톤(21)이 에폭시(E)를 소정의 압력으로 가압하여 주입속도를 증가시킨다.

이렇게 주입되는 에폭시(E)는 주입용 케이스(20)와 피스톤(21) 사이의 씰링으로 인해 기포가 없는 상태를 유지하면서 주입 배관(90)을 통하여 가이드 지그(100)에 주입된다.

가이드 지그(100)로 주입된 에폭시(E)는 제1 지그(110)의 주입구(112)를 통하여 스테이터(1)의 내부로 골고루 주입되어 코어(2)의 내경으로 누설이 없고 코어(2)와 코일(3) 전체를 공극없이 감싸는 에폭시 몰딩이 성형된다.

에폭시(E)의 주입으로 스테이터(1) 내부에 에폭시 몰딩이 성형되면 진공 해제 밸브(60)를 열어 진공챔버(30)의 진공상태를 해제하고 고정지그(31)에서 스테이터(1)를 분리하여 취출한다.

이렇게 취출된 스테이터(1)는 가이드 지그(100)를 분리하여 제1 지그(110)의 주입구(112)로 인해 생겨난 게이트 자국을 제거하는 것으로 스테이터가 완전하게 제조되는 것이다.

1: 스테이터
2: 코어
3: 코일
4: 케이스
10: 보관용 케이스
20: 주입용 케이스 21: 피스톤
30: 진공챔버 31: 고정지그
40: 진공펌프
50: 진공 차단 밸브
60: 진공 해제 밸브
70: 공급 밸브
80: 주입 밸브
90: 주입 배관
100: 가이드 지그
110: 제1 지그
111: 연결구 112: 주입구
120: 제2 지그
130: 고정캡
140: 고정볼트
E: 에폭시
S10: 가이드 지그 조립단계
S20: 스테이터 장착단계
S30: 진공 형성단계
S40: 에폭시 준비단계
S50: 에폭시 주입단계
S60: 스테이터 취출단계

Claims (3)

1. 모터의 작동으로 발생되는 열을 효과적으로 방출하기 위하여 에폭시 몰딩이 성형되는 스테이터 코어의 에폭시 몰딩장치에 있어서,
   에폭시(E)가 보관되고 보관되는 에폭시(E)의 흐름성을 향상시키기 위하여 예열장치를 포함하는 보관용 케이스(10)와,
   기압차이를 이용하여 보관용 케이스(10)에서 에폭시를 전달받아 스테이터(1)의 내부로 주입하고 주입되는 에폭시(E)를 가압하여 주입속도를 조절하는 피스톤(21)을 포함하는 주입용 케이스(20)와,
   에폭시(E)의 주입으로 에폭시 몰딩을 성형하는 스테이터(1)를 고정하는 고정지그(31)가 포함되고 진공상태를 형성하여 에폭시 몰딩의 성형시 기포와 공극이 발생하는 것을 방지하는 진공챔버(30)와,
   주입용 케이스(20)와 진공챔버(30)에 연결되어 진공상태를 형성하는 진공펌프(40)와,
   스테이터(1)의 코어(2) 내경에 위치하여 에폭시(E)의 주입시 기밀성을 향상시키는 가이드 지그(100)를 포함하여 구성되며,
   상기 가이드 지그(100)는 주입 배관(90)이 연결되는 연결구(111)와 주입 배관(90)으로 주입되는 에폭시(E)를 스테이터(1) 내부에 주입하는 주입구(112)가 형성되는 제1 지그(110)와,
   제1 지그(110)와 맞물리는 제2 지그(120)와,
   서로 맞물린 지그(110,120)의 양 끝단에 연결되는 고정캡(130)과,
   지그(110,120)와 고정캡(130)을 관통하여 연결하는 고정볼트(140)를 포함하여 구성되며,
   제1 지그(110)와 제2 지그(120)는 열팽창계수가 큰 테이프론 소재로 만들어져 고온에 노출되면 코어(2)의 내경에서 열팽창하여 기밀성을 향상시키고,
   고정캡(130)은 강성이 큰 스틸 소재로 만들어져 지그(110,120)가 경화하여 발생하는 열변형을 방지하는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어의 에폭시 몰딩장치.
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