KR20020050192A - 플렌지형 정류자 제조방법 - Google Patents

Abstract

전동기 내에 삽입되는 플렌지형 정류자의 제조 방법에 있어서,

중앙에 관통공이 형성되어있는 링형 금속부재로 상부에 단자부를 형성할 플렌지형단과 하부에 습동부를 형성할 원통을 지닌 정류자를 형성하기 위하여, 금속부재를 금속부재용 틀에 담아서 소망하는 정류자 세그먼트 수만큼 펀치날을 지닌 펀치로 실재 정류자의 세그먼트 간격보다 넓게 냉간단조 성형하여 제1원시정류자를 형성하고, 상기 냉간단조성형과정에서 형성된 플렌지형단의 단조 덧살을 선삭하여 제거하되 원통의 외주면에 형성된 단조 덧살에 의하여 각각의 세그먼트가 연결된 제1원시정류자를 형성한 후, 상기 플렌지형단의 덧살이 제거된 제1원시정류자를 다시 동심이동용 틀을 이용하여 중심방향으로 동심이동시켜 원하는 세그먼트 간격을 지닌 제2원시정류자를 형성하고, 상기 제2원시정류자를 금형내에서 절연재료로 압축성형시킴으로서 도체인 세그먼트와 절연체인 마이커가 교번되게 원주방향으로 적층 배열되어있는 플렌지형 정류자를 만드는 방법에 관한 것이다.

Description

플렌지형 정류자 제조방법{omitted}

전동기는 케이스 내에 고정자와, 고정자 내에 삽입되어 있는 회전자가 있고 이 회전자에 감겨있는 코일에 전류의 패스(pass)를 만들어 주면서 회전하는 정류자와 정류자에 접촉되어 외부에서 공급되는 전류를 공급하는 브러시와 케이스에 결합되어 브러시를 지지해주는 브러시 홀더 등으로 구성되어 있다.

전동기 정류자는 도체인 세그먼트(segment)와 절연체인 마이커(mica)가 교번되게 원주방향으로 적층 배열되어 하나의 원통형으로 형성되며, 회전자에서 나오는 코일선을 연결시켜주는 단자부(riser부)와 브러시와 접촉되어 습동되는 습동부가 있고, 정류자 도체 세그먼트 간에는 균일한 이격거리를 유지하며, 다수의 세그먼트가 분리되어있으며, 이 분리되어있는 세그먼트는 금형내에서 절연재료(페놀수지)를 압출성형시킴으로서 각 세그먼트는 절연체와 함께 제품형상을 유지하며 고정된다.

종래의 플렌지형 정류자 제조방법으로는 인발 신선 방법으로 세그먼트를 형성할 바(bar)를 뽑아낸 후, 이를 적당한 길이로 절단하여 각각의 절단된 바(bar)를 세그먼트간 이격거리(0.3mm∼0.7mm)를 유지하여 금형내에 다수의 세그먼트를 삽입(조립)시킨 후 절연재료와 함께 압축 성형하고, 다시 이를 절삭가공하여 습동부를 형성하는 방법과,

일체로 펼친 상태에서 필요한 돌기를 형성시킨 후 이를 밴딩(bending)성형으로 원통으로 만들고 원통으로 된 세그먼트(각 세그먼트는 분리되어 있지않음)를 금형내에 삽입한 후 절연재료와 함께 압축성형하고 세그먼트간 이격거리를 유지시키기 위해 원형톱에 의한 절삭가공으로 다수의 세그먼트를 분리시키는 방법이 있다.

상기 방법 두가지 방법중에서 첫 번째 방법은 인발 신선 공정으로 나온 바(bar)를 세그먼트 필요 길이로 프레스 절단하는 과정에 변형이 되기 쉽고, 각 세그먼트를 금형내 조립하는 과정에 균일한 이격거리를 유지시키기 어려울 뿐만 아니라 다수의 세그먼트를 금형내 조립하는 공정시간이 길다는 단점이 있다. 또한 단자부 외경치수와 습동부 외경치수 차이만큼 습동면을 절삭가공으로 제거해야 하는 바재료손실이 크다.

상기 두 번째 방법은 다수 세그먼트 이격거리 유지를 위한 원형톱 절삭가공에서 생산성의 저하가 심하고 밴딩 성형시 외주면의 굴곡으로 선반가공 공정이 필수적으로 이루어져야한다.

상기 두가지 방법 모두 성형된 부품을 최종적으로 요구 치수로 외경면을 선삭 가공함으로써 제조가 완료된다.

상기한 바와 같이 종래의 전동기 정류자 제조방법은 세그먼트를 일일이 금형에 조립해야 하는 작업의 복잡성과 재료손실이 많음은 물론 원형톱으로 절삭가공(스톳트가공) 해야하는 관계로 생산성이 낮다는 단점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 냉간단조성형에 의한 플렌지형 정류자 제조방법을 안출하여 생산성 극대화를 위한 완벽한 기술을 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 전동기의 일례를 도시한 단면도

도 2는 세그먼트와 마이커가 적층 배열되어있는 정류자 사시도

도 3, 도 4, 도 5는 금속부재를 금속부재용 틀에 안치하여 펀치로 단조성형하는 단면도

도 6은 펀치 사시도

도 7은 제1원시정류자용 틀의 사시도

도 8의 평면도

도 9는 제1원시정류자 사시도

도 10은 도 9의 평면도

도 11은 도 10의 부분상세도

도 12는 레일만 고정 설치된동심이동용 틀의 평면도

도 13은 도 12의 부분상세도

도 14는 도심이동용 틀에 제1원시정류자를 삽입한 사시도

도 15는 도 14의 부분상세도

도 16은 프레스봉 사시도

도 17은 제1원시정류자와, 동심이동된 제2원시정류자를 나타낸 평면

도18은 도 17의 부분상세도

도 19, 도 20은 제1원시정류자가 삽입된 동심이동용 틀의 단면도

도 20은 도 19에서 제1원시정류자가 동심이동된 동심이동용 틀의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1 : 세그먼트 2 : 마이커

3 : 펀치 4 : 펀치날

5 : 금속부재 6 : 덧살

7 : 금속부재용 틀 8 : 재료도피구

9 : 제1원시정류자 10 : 동심이동용 틀

11 : 레일 12 : 치

13 : 프레스봉 14 : 제2원시정류자

15 : 지지대 16 : 압축코일스프링

17 : 걸림턱

본 발명은 정류자 세그먼트(1) 사이의 분리된 공간과 단면형상이 같은 펀치(3)(punch)와 성형시킬 금속부재(5)를 담을 수 있는 틀을 이용해 냉간단조성형방법으로 펀치(3)를 틀속으로 밀어 세그먼트(1) 소재인 금속부재(5)를 펀치(3) 틈새로 압출해 내는 방법으로 외경면에 최소한의 냉간단조성형 표면 덧살(6)이 남는 상태로 일체원통형상이지만 내경면쪽으로는 세그먼트(1)가 이격거리가 유지되도록 한 후, 이를 금형내에 삽입하여 절연재료와 함께 압축성형한 후, 외경면에 남아있는 냉간단조성형 표면 덧살(6)을 선삭가공으로 제거하면 자연적으로 세그먼트(1)가이격거리를 유지하여 절연재료에 고정된 상태가 된다.

또한 냉간단조성형 방법에도 펀치날(4) 두께를 세그먼트(1)간 이격거리(0.3mm∼0.7mm)와 같도록 할 때 펀치날(4)의 취약성 때문에 양산성에 문제점이 예상된다.

따라서, 펀치날(4)의 취약성을 극복하기 위하여 세그먼트(1)간 이격거리를 넓게하여 냉간단조성형한 후 중심방향으로 동심이동하여 다시 세그먼트(1)간 이격거리를 조정하는 이중적 방법을 사용하게 된다.

도면에 의하여 보다 상세히 살펴보면,

도3과 도4, 도 5에 도시한 바와 같이, 중앙에 수직관통공이 형성되어 있는 링형 금속부재(5)를 금속부재용 틀(7)에 안치한 후 펀치(3)로 단조 윤활상태에서 압출하여 상부에는 단자부를 형성할 플렌지형 단이 형성되고 하부에는 습동부를 형성할 원통을 냉간단조성형방법으로 압출하여 제1원시정류자(9)를 형성한다. 즉, 금속부재(5)를 금속부재용 틀(7)에 삽입하여 펀치날(4)이 형성되어있는 펀치(3)로 냉간단조성형하면 금속부재(5)는 도 6과 같이 펀치날(4)의 수와 동수의 세그먼트(1)가 형성된 제1원시정류자(9)가 단조성형된다.

이 때 펀치날(4)의 두께를 정류자 세그먼트(1)의 일반적인 두께(0.3mm∼0.7mm)로 하면 펀치날(4)의 취약성으로 문제가 예상되므로 펀치날(4)의 두께를 보다 크게하여 냉간단조성형한다.

상기 펀치(3)는 도 6에 도시된 바와 같이 링형의 금속부재(5)의 중앙에 형성되어있는 수직관통공과 금속부재용 틀(7)에 삽입되는 하부봉과, 상부는 단조용 프레스기에 고정설치되고 하부는 금속부재용 플렌지형단홈에 미끄럼 삽입되어 링형의 금속부재(5)의 상부면을 압박하여 재료를 하향으로 압출시키는 상부봉과, "ㄱ"자형으로 수평부와 수직부가 각각 상부봉과 하부봉의 경계면에 원주방향으로 소망하는 정류자의 세그먼트(1) 수만큼 형성되어 있되 수직부는 금속부재(5)와 금속부재용 틀(7)의 관통공에 미끄럼 삽입되는 펀치날(4)이 소망하는 세그먼트(1) 간격의 두께와 형상으로 일체로 형성되어 있다.

상기 금속부재용 틀(7)은 도 7에 도시된 바와 같이 삽입되는 금속부재(5)의 플렌지형단과 원통의 외주면이 밀착 삽입되는 수용부가 중앙에 형성되되, 펀치날(4)이 금속부재(5)를 압출할 시 재료 도피구가 되며 수용된 재료가 세그먼트(1)를 이어주는 덧살(6)이 되게 하는 반원통형의 다수개의 재료도피구(8)가 수용부의 면을 따라 상하로 종단하여 형성되고 각각의 재료도피구(8)는 원주방향으로 펀치날(4)과 동일한 간격으로 방사형으로 형성되어있다.

상기 제1원시정류자(9)의 플렌지형단의 측면과 하부면에 형성된 덧살(6)을 선삭으로 제거한 후 도 19와 같이 동심이동용 틀(10)속에 삽입하여 중심방향으로 동심이동시켜 세그먼트(1)간격이 조정된 제2원시정류자(14)를 얻는다.

상기 원심이동용 틀은 도 14와 도19에 도시된 바와 같이 위는 넓고 아래는 좁은 원뿔대 형상의 홈이 삽입되는 제1원시정류자(9) 보다 깊고 넓게 중심부에 형성되고, 홈의 경사진 면에 세그먼트(1) 수와 동수의 레일(11)이 경사진 면과 평행하게 반은 매입되고 반은 노출되는 방법으로 원주방향으로 동일 간격으로 고정설치되고, 노출된 레일(11)을 수용하는 홈이 형성되어있어서 레일(11)과 평행하게레일(11)을 미끄럼 이동하는 경사진 면과 반대쪽의 세그먼트(1) 면에 밀착되는 수직면을 지닌 동일 형상의 치(12)(齒)가 각각의 레일(11)에 설치되고, 상기 치(12)들을 지지하고 각각의 치(12)가 연동하여 상하이동하게 하는 지지대(15)가 하부에 설치되고, 지지대(15) 하부에는 압축코일스프링(16)이 설치되어 있으며, 지지대(15)와 지지대(15)를 수용하고 있는 케이스에 걸림턱(17)이 형성되어 지지대(15)의 상하 이동정도를 제어한다.

상기 제2원시정류자(14)를 제2원시정류자(14)의 외형면과 같은 크기와 형상의 수용부를 지닌 금형내에 삽입하여 절연체인 합성수지류(일예를 들면 페놀수지)를 압축성형하여 소망하는 마이커(2)를 형성하여 후가공으로 원통의 덧살(6)을 선삭하여 완성된 정류자를 얻는다.

전체를 단계별로 다시 살펴 보면

중앙에 수직관통공이 형성되어있는 링형의 금속부재(5)를, 이를 담을 수 있는 금속부재용 틀(7)에 삽입한 후, 정류자 세그먼트(1) 사이의 분리될 공간과 단면형상이 같은 펀치날(4)을 지닌 펀치(3)를 상기 금속부재용 틀(7)속으로 밀어넣어 금속부재(5)를 펀치(3) 틈새로 압출해 내는 방법으로 펀치날(4)의 두께만큼 이격거리가 유지된 세그먼트(1)를 형성하되, 외주면은 얇은 냉간단조성형 표면 덧살(6)에 의하여 각각의 세그먼트(1)가 연결된 제1원시 정류자(9)를 제조하는 제1단계와,

상기 제1원시정류자(9)의 플렌지형 단의 측면과 하부면의 덧살(6)을 제거하는 제2단계와,

위는 넓고 아래는 좁은 원뿔대형상의 홈의 경사진 측면을 따라 치(12)를 유도하는 레일(11)이 상하로 고정 설치되어 있고, 상기 치(12)는 레일(11)상에서 미끄럼 이동하는 면의 반대쪽면이 제1원시정류자(9)의 세그먼트(1)에 밀착하여 경사지게 상하이동하여 세그먼트(1)를 동심 이동시키는 동심이동용 틀(10)에 상기 플렌지형 단에 붙어있는 덧살(6)을 제거한 후 제1원시정류자(9)를 삽입하여 위쪽에 설치되는 중앙이 비어있는 원통형 프레스봉(13)이 상기 치(12)를 하향운동시킴으로 전체적으로 제1원시정류자(9)의 각각의 세그먼트(1)를 동심이동시켜 세그먼트(1)간격이 소망하는 정도로 좁게 조정된 제2원시정류자(14)를 제조하는 제3단계와,

상기 제2원시정류자(14)를 금형 내에 삽입하여 절연재료와 함께 압축성형하여 세그먼트(1)와 마이커(2)가 원주방향으로 적층으로 교번되게 형성된 제3원시정류자를 형성하는 제4단계와,

상기 제3원시정류자의 원통형측면의 덧살(6)을 제거하는 제5단계로 구성된다.

상기 금속부재의 소재는 일반적으로 구리가 주로 사용되는 바 구리는 연성과 전성이 좋은 금속으로 본발명의 각 단계의 냉간단조성형에 있어서 문제가 없다.

상기 덧살(6)을 최대한 얇게 형성하면 제거하는 공정에도 어려움이 없을 뿐만아니라 특히 동심이동 시 원통의 측면에 붙어있는 덧살(6)이 쉽게 접히므로 이 덧살(6)에 의한 영향은 무시되어도 좋으며, 또한 동심이동 틀에 제1원시 정류자를 삽입할 시 덧살(6)이 치(12)의 분리된 공간에 수납되므로 제1원시정류자(9)를 동심이동틀에 정확하게 삽입하는 안내돌기 역할을 한다.

전동기 정류자는 다수의 세그먼트간의 이격거리를 유지시키는 데 제작공정을 단순화하고 제작공정 소요시간을 줄여 생산성을 높이는 원가 절감요소가 많은 부품이다. 본 발명은 모든 형상의 정류자 제조에 적용하며 정류자 제조 방법에 기술적효과가 크다.

Claims (4)

1. 플렌지형 정류자 제조방법에 있어서,

   중앙에 원통형 수직관통공이 형성되되 상부에 외향으로 플렌지형단홈이 형성되어있어서 링형의 금속부재(5)가 안치되는 수용부가 형성되어있는 금속부재용 틀(7)에 상기 링형의 금속부재(5)를 안치한 후, 정류자 세그먼트(1) 사이의 분리될 공간과 단면형상이 같은 펀치날(4)을 지닌 펀치(3)를 상기 링형 금속부재(5)와 금속부재용 틀(7)의 수직관통공 속으로 밀어 넣고 계속하여 금속부재(5)의 상부면을 펀치(3)로 밀어 금속부재(5)를 펀치(3) 틈새로 압출해 내는 방법으로 펀치날(4)의 두께만큼 이격거리가 유지된 세그먼트(1)를 형성하되, 외주면은 얇은 냉간단조성형 표면 덧살(6)에 의하여 각각의 세그먼트(1)가 연결되어있어서 전체적으로 단자부를 형성할 상부의 플렌지형단과 습동부를 형성할 하부의 원통이 형성된 제1원시정류자(9)를 제조하는 제1단계와,

   상기 제1원시정류자(9)의 플랜지형 단의 측면과 하부면의 덧살(6)을 제거하는 제2단계와,

   위는 넓고 아래는 좁은 원뿔대형상의 홈의 경사진 측면을 따라 치(12)를 유도하는 레일(11)이 상하로 고정 설치되어 있고, 상기 치(12)는 레일(11)상에서 미끄럼 이동하는 경사진 면과 제1원시정류자(9)의 세그먼트(1)에 밀착되는 반대쪽 수직면으로 구성되어있어서 하향운동하면 세그먼트(1)를 동심 이동시키는 동심이동용 틀(10)에 상기 플렌지형 단에 붙어있는 덧살(6)을 제거한 제1원시정류자(9)를 삽입하여 위쪽에 설치되는 중앙이 비어있는 원통형 프레스봉(13)이 상기 치(12)를 하향운동시킴으로 전체적으로 제1원시정류자(9)의 각각의 세그먼트(1)를 동심이동시켜 세그먼트(1)간격이 소망하는 정도로 좁게 조정된 제2원시정류자(14)를 제조하는 제3단계와,

   상기 제2원시정류자(14)를 금형 내에 삽입하여 절연재료와 함께 압축성형하여 세그먼트(1)와 마이커(2)가 원주방향으로 적층으로 교번되게 형성된 제3원시정류자를 형성하는 제4단계와,

   상기 제3원시정류자의 원통형 측면의 덧살(6)을 제거하는 제5단계로 구성된 것이 특징인 플렌지형 정류자 제조방법
2. 제1항에 있어서,

   상기 금속부재용 틀(7)은 삽입되는 링형의 금속부재(5)의 외주면이 밀착 삽입되는 수용부가 중앙에 형성되되, 펀치날(4)이 금속부재(5)를 압출할시 재료 도피구가 되며 수용된 재료가 세그먼트(1)를 이어주는 덧살(6)이 되게 하는 반원통형의 다수개의 재료도피구(8)가 수용부의 면을 따라 상하로 종단하여 형성되고 각각의 재료도피구(8)는 원주방향으로 펀치날(4)과 동일한 간격으로 방사형으로 형성되어있는 것이 특징인 플렌지형 정류자 제조방법
3. 제 1항에 있어서,

   상기 펀치(3)는 단조용 프레스기에 고정설치되는 원통형 상부봉과 이 상부봉의 하부단면의 중심부에 일체로 돌출하여 형성되어있는 보다 작은 하부봉으로 구성되되 상부봉과 하부봉의 경계면에 돌출하여 "ㄱ"자형상의 펀치날(4)이 소망하는 세그먼트(1) 간격의 두께 및 형상으로 원주방향으로 정류자 세그먼트(1) 수만큼 형성되어있는 것이 특징인 플렌지형 정류자 제조방법
4. 제1항에 있어서,

   상기 원심이동용 틀은 위는 넓고 아래는 좁은 원뿔대 형상의 홈이 삽입되는 제1원시정류자(9) 보다 깊고 넓게 중심부에 형성되고, 홈의 경사진 면에 세그먼트(1) 수와 동수의 레일(11)이 경사진 면과 평행하게 반은 매입되고 반은 노출되는 방법으로 원주방향으로 동일 간격으로 고정설치되고, 노출된 레일(11)을 수용하는 홈이 형성되어있어서 레일(11)과 평행하게 레일(11)을 미끄럼 이동하는 경사진 면과 반대쪽의 세그먼트(1) 면에 밀착되는 수직면을 지닌 동일 형상의 치(12)가 각각의 레일(11)에 설치되고, 상기 치(12)들을 지지하고 각각의 치(12)가 연동하여 상하이동하게 하는 지지대(15)가 하부에 설치된 것이 특징인 플렌지형 정류자 제조방법