KR20070093900A - 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법 - Google Patents

액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법 Download PDF

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히토시 구리타
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가부시키가이샤 후지쯔 제네랄
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Abstract

본 발명은 코어 시트를 소정간격으로 어긋나게 하면서 적층 고정하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는 마더 시트(60)로부터 제 1 제어수단(700)을 거쳐 제 1 천공 펀치(360)를 소정간격으로 이동시켜 1∼n(n은 양의 정수)매까지의 코어 시트의 원주방향의 한쪽 측면(제 1 슬롯면 25)을 천공하고, 제 2 구동수단(700)을 거쳐 제 2 천공 펀치(460)를 소정간격으로 이동시켜 1∼n(n은 양의 정수)매까지의 코어 시트의 원주방향의 다른쪽 면(제 2 슬롯면 26)을 차례로 천공하는 제 2 천공 단계를 가진다.

Description

액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING A STATOR CORE FOR AN AXIAL AIR-GAP ELECTORONIC MOTOR}
도 1은 본 발명의 제조방법에 의하여 제작되는 액셜 에어갭형 전동기를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 2는 상기 액셜 에어갭형 전동기 스테이터의 정면도,
도 3a는 상기 스테이터를 구성하는 각 폴부재의 정면도,
도 3b는 상기 스테이터를 구성하는 각 폴부재의 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 관한 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조장치의 금형부의 모식도,
도 5는 제조장치의 구동부의 주요 종단면도,
도 6은 제 1 천공 스테이지의 횡단면도,
도 7은 제 2 천공 스테이지의 횡단면도,
도 8은 각 스테이지에서의 마더 시트의 상태를 나타내는 정면도,
도 9는 제 1 천공 펀치와 제 2 천공 펀치의 움직임을 설명하는 설명도,
도 10은 각 코어 시트를 분해하여 내경측에서 외경측으로 순서대로 나열한 상태의 정면도이다.
본 발명은 로터와 스테이터가 로터 출력축의 축선방향을 따라 대향적으로 배치된 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하면, 코어 시트를 반경방향을 따라 사다리꼴 형상으로 적층하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법에 관한 것이다.
예를 들면 특허문헌 1(일본국 특개2004-282989)에 나타내는 바와 같이, 액셜 에어갭형 전동기는, 원반형상의 스테이터의 양쪽(또는 한쪽)에 로터를 로터 출력축의 축선방향을 따라 소정의 공극을 가지고 대향적으로 배치한 것이다. 액셜 에어갭형 전동기는, 축방향의 길이를 짧게 할 수 있기 때문에, 소형화할 수 있다는 이점이 있다.
이 스테이터는 복수개의 고정자 철심(코어부재)을 가지고, 각 고정자 철심이 중앙에 설치된 베어링부를 중심으로 고리형상으로 배치되어 합성수지로 일체로 몰드 성형되어 있다. 이 액셜 에어갭형 전동기의 고정자 철심은, 반경방향을 따라 복수의 코어 시트를 적층한 것으로 이루어지고, 토오크를 크게 하기 위하여 중심측에서 바깥쪽을 향하여 원주방향의 폭이 점차 커지는 사다리꼴 형상으로 형성하여 티스면적을 크게 하는 연구가 되어 있다.
또, 일부의 고정자 철심에서는 원주방향의 측면(슬롯면)에 스큐를 설치하여 코깅 토오크의 발생을 억제하도록 한 것도 제안되어 있다. 그러나 이 액셜 에어갭형 전동기용의 고정자 철심을 제조하기 위해서는 다음과 같은 문제가 있었다.
즉, 액셜 에어갭형 전동기의 고정자 철심의 경우는, 이너 로터형 전동기와는 달리, 반경방향을 따라 적층되어 있다. 그 때문에 티스면을 사다리꼴 형상으로 형성할 필요가 있기 때문에, 코어 시트 1매마다 형상을 바꾸지 않고서는 안되어 코어 시트의 매수분만큼 천공 금형이 필요하게 되기 때문에, 생산비용이 높아진다.
또, 슬롯면을 경사형상으로 하기 위해서는, 코어 시트를 1매마다 약간씩 어긋나게 하면서 적층하지 않고서는 안되기 때문에, 매우 수고가 많이 들고 있었다. 게다가 어긋난 상태에서 적층하기 때문에 위치결정에도 기술을 필요로 한다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 코어 시트를 소정간격으로 어긋나게 하면서 적층 고정하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이하에 나타내는 몇가지 특징을 구비하고 있다. 본 발명은 스테이터와 로터가 로터 출력축의 축선방향을 따라 대향적으로 배치된 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심으로, 금속의 마더 시트로부터 천공된 복수매의 코어 시트를 반경방향으로 적층한 적층체로 이루어지고, 상기 로터 출력축의 중심에서 바깥쪽을 향함에 따라 원주방향의 폭이 점차 커지는 사다리꼴 형상으로 형성되어 있는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법에 있어서, 상기 코어 시트의 원주방향의 한쪽의 측면(제 1 슬롯면)을 형성하는 제 1절단부와, 상기 코어 시트의 원주방향의 다른쪽 측면(제 2 슬롯면)을 형성하는 제 2 절단부와, 상기 제 1 절단부를 왕복적으로 이동시키는 제 1 이동수단과, 상기 제 2 절단부를 왕복적으로 이동시키는 제 2 이동수단을 가지고, 상기 마더 시트상에서 상기 제 1 이동수단을 거쳐 상기 제 1 절단부를 소정간격으로 이동시켜, 상기 마더 시트로부터 1∼n(n은 양의 정수)매까지의 상기 코어 시트의 제 1 슬롯면을 차례로 천공하는 제 1 천공 단계와, 상기 제 2 이동수단을 거쳐 상기 제 2 절단부를 소정간격으로 이동시켜, 상기 마더 시트상에서 1∼n(n은 양의 정수)매까지의 상기 코어 시트의 제 2 슬롯면을 차례로 천공하는 제 2 천공 단계를 가지는 것을 특징으로 하고 있다.
이것에 의하면, 각각 독립하여 가동하는 2개의 절단부에 의하여 고정자 철심의 원주방향의 측면(제 1 슬롯면과 제 2 슬롯면)의 폭을 바꿀 수 있음으로써 복수의 금형을 사용하지 않고 고정자 철심을 적층할 수 있다.
더욱 바람직한 형태로서, 상기 제 1 절단부 및 상기 제 2 절단부는, 서로 근접 또는 이반하도록 대향적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이것에 의하면, 제 1 절단부와 제 2 절단부를 각각 서로 근접 또는 이반 가능하게 대향적으로 배치함으로써, 슬롯면이 좌우 대칭형인 경우는, 더욱 공간 절약의 금형을 얻을 수 있다.
더욱 바람직한 형태로서, 상기 제 1 절단부와 상기 제 2 절단부는, 각각이 비동기적으로 이동하는 것을 특징으로 하고 있다.
이것에 의하면, 각 절단부가 비동기로 구동됨으로써, 슬롯면이 좌우 비대칭인 코어 시트를 만들 수 있다.
상기 제 1 절단부는, 소정간격을 가지고 좌우 한 쌍으로 설치되고, 그것들의 사이에 상기 제 2 절단부가 배치되어 있으며, 상기 마더 시트로부터 2매의 상기 코어 시트의 제 1 및 제 2 슬롯면을 천공하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 마더 시트로부터 천공된 상기 각 코어 시트를 반경방향을 따라 적층함으로써, 상기 고정자 철심은 점대칭으로 조립되는 것을 특징으로 하고 있다.
이것에 의하면, 좌우 한 쌍의 제 1 절단부의 사이에 제 2 절단부가 배치되고, 그것들이 비동기로 구동됨으로써, 동시에 2개의 코어 시트를 제조할 수 있다. 또 각 코어 시트를 점대칭 형상으로 천공함으로써, 하나의 제 2 절단부에서 2개의 제 2 슬롯면을 동시에 천공함으로써, 수율이 향상하여 더욱 생산성을 높일 수 있다.
상기 마더 시트로부터 상기 코어 시트의 반경방향의 측면(티스면)을 천공하는 제 3 절단부를 더 구비하고, 상기 제 1 천공 단계 및 제 2 천공 단계를 행한 후, 상기 제 3 절단부에서 상기 마더 시트로부터 상기 코어 시트를 완전히 분리하는 제 3 천공 단계를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이것에 의하면, 좌우의 슬롯면을 천공한 후에 제 3 절단부에서 코어 시트의 반경방향의 측면을 천공함으로써, 코어 시트의 중심위치의 위치내기를 간단하게 행할 수 있어, 적층의 정밀도를 올릴 수 있다.
상기 각 펀칭 단계의 기준이 되는 파일럿 구멍을 상기 마더 시트에 형성하는 파일럿 구멍 천공 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이것에 의하면 더욱 천공 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 작업속도 도 빠르게 하여 생산성도 향상한다.
바람직한 형태로서, 상기 제 2 천공 단계와 상기 제 3 천공 단계의 사이에, 상기 코어 시트의 일부에 각 코어 시트끼리를 적층하여 코킹 고정하기 위한 요철부를 형성하는 요철형성 단계가 포함되는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 상기 코어 시트는 상기 제 3 천공 단계에 의하여 마더 시트로부터 잘림과 동시에, 먼저 천공된 코어 시트에 적층 고정되는 것을 특징으로 하고 있다.
이것에 의하면, 코어 시트의 일부에 코킹용 요철을 형성하는 요철 단계를 제 3 천공 단계의 바로 앞에 설치함으로써 천공된 코어 시트의 적층과 동시에 각 코어 시트끼리를 코킹하여 고정할 수 있다.
다음에 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 제조방법에 의하여 작성된 고정자 철심을 구비한 액셜 에어갭형 전동기의 모식적인 단면도이고, 도 2는 그 스테이터의 정면도 이다.
이 액셜 에어갭형 전동기(1)는 원반형상으로 형성된 스테이터(2)와, 상기 스테이터(2)의 양 측면에 소정의 공극(갭)을 가지고 대향적으로 배치되는 한 쌍의 로터(3, 3)를 구비하고 있다. 각 로터(3, 3)는 회전 구동력을 출력하는 로터 출력축(4)에 동축적으로 고정되어 있다.
또한 스테이터(2) 및 로터(3)는 도시 생략한 브래킷 내에 수납되어 있다. 이 예에서 스테이터(2)의 바깥 둘레면이 브래킷의 바깥 둘레 벽을 겸하고 있고, 그 양쪽 끝에 도시 생략한 덮개부재가 설치되어 있다. 또한 덮개부재를 사용하지않고 로터(3, 3)를 즉시 팬 등에 설치하도록 하여도 좋다.
로터(3, 3)는 스테이터(2)를 사이에 두고 좌우 양쪽에 배치되어 있으나, 어느 한쪽뿐이어도 좋고, 본 발명에서 로터의 구성은 액셜 갭형 전동기(1)를 구성하는 데 필요한 기능을 구비하고 있으면 좋고, 사양에 따라 임의로 변경 가능하다.
또, 각 로터(3, 3)는 동일한 로터 출력축(4)을 공유하고 있으나, 각 로터(3, 3)마다 로터 출력축을 가지는 2 출력축 타입이어도 좋다. 또한 로터 출력축(4)을 가지지 않고 스테이터(2)에 대하여 로터(3, 3)를 래디얼 볼 베어링을 거쳐 즉시 지지시키는 샤프트리스(shaft less)형으로 하여도 좋다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 스테이터(2)에는 로터 출력축(4)의 회전축선을 중심축으로 하여 고리형상으로 배치된 복수개(이 예에서는 9개(9 슬롯))의 폴부재(21a∼21i)가 포함되어 있다. 각 폴부재(21a∼21i)는 동일구성을 위하여 이 예에서는 폴부재(21a)를 예로 들어 설명한다.
또한, 스테이터(2)의 중심부에는 베어링부(23)가 배치되어 있다. 이 예에 서 베어링부(23)는 한 쌍의 래디얼 볼 베어링(231, 232)을 가지고, 그 내륜은 로터 출력축(4)에 압입 끼워지고, 외륜측은 스테이터(2)를 고정하는 합성수지재(24) 내에 매설되어 있다.
도 3a의 정면도 및 도 3b의 사시도에 나타내는 바와 같이 폴부재(21a)는 좌우 한 쌍의 플랜지형상의 티스면(22, 22)을 가지는 보빈형상의 고정자 철심(23)에 도시 생략한 코일을 권회하여 이루어지는 것으로, 고정자 철심(23)은 H자 형상으로 형성된 전자강판을 반경방향을 따라 적층함으로써 형성된다.
고정자 철심(23)은, 절연수지로 이루어지는 인슐레이터(5)에 의하여 티스 면(22, 22)을 제외하고 전체가 덮여져 있다. 인슐레이터(5)는 티스면(22, 22)을 따라 반경방향으로 연장되는 플랜지부(51a, 51b)를 구비하고 있고, 이 플랜지부(51a, 51b)도 코일(24)을 권회하는 보빈의 일부를 형성하고 있다.
각 플랜지부(51a, 51b)에는 각 폴부재(21a∼21i)를 각각 다른 형태로 연결하기 위한 2개의 연결수단이 설치되어 있다. 먼저, 제 1 연결수단으로서 플랜지부(51a, 51b)의 원주방향의 끝부에는 각 폴부재(21a∼21i)끼리를 로터 출력축(4)의 축선을 중심으로 하여 고리형상으로 연결하기 위한 걸어멈춤 볼록부(52)와, 상기 걸어멈춤 볼록부(52)가 걸어멈춰지는 걸어멈춤 오목부(53)가 설치되어 있다.
걸어멈춤 볼록부(52)는 각 플랜지부(51a, 51b)의 원주방향의 한쪽의 끝부(도 3a에서는 우측면)로부터 바깥쪽을 향하여 돌출 설치된 볼록부이고, 이 예에서는 삼각형 형상으로 형성된 설편(tongue piece)으로 이루어진다. 이것에 대하여, 걸어멈춤 오목부(53)는 각 플랜지부(51a, 51b)의 원주방향의 다른쪽 끝부(도 3a에서는 좌측면)로부터 안쪽을 향하여 형성된 노치부로 이루어지고, 걸어멈춤 볼록부(52)와 합치하는 삼각형 형상의 홈으로서 형성되어 있다.
이 예에서 각 걸어멈춤 볼록부(52) 및 걸어멈춤 오목부(53)는 삼각형 형상으로 형성되어 있으나, 각 폴부재(21a∼21i)끼리를 서로 고리형상으로 연결 가능한 형상이면 사각형 형상이나 반원형상 등 사양에 따라 임의로 변경 가능하다.
이것에 의하면 걸어멈춤 볼록부(52) 및 걸어멈춤 오목부(53)를 서로 합치시킴으로써, 각 폴부재(21a∼21i)끼리를 로터 출력축(4)의 축선을 중심으로 고리형상으로 연결할 수 있다.
또한 이 예에서 플랜지부(51a, 51b)에는 제 2 연결수단으로서, 각 폴부재(21a∼21i)를 일렬의 막대형상으로 연결하기 위한 걸어멈춤 리브(54, 55)가 각각 설치되어 있으나, 본 발명에서는 임의적 사항이기 때문에, 그 설명은 생략한다.
도 10에 나타내는 바와 같이 고정자 철심(23)은, 전자강판으로 이루어지는 복수매의 코어 시트[이 예에서는 20매의 코어 시트(23a∼23t)]를 가지고, 그것들을 스테이터(2)의 반경방향을 따라 적층한 것으로 이루어진다. 이 예에서 각 코어 시트(23a∼23t)는 반경방향의 안쪽에서 바깥쪽을 향하는 순서로 배치되어 있다.
각 코어 시트(23a∼23t)는 각각 H자 형상으로 형성되어 있고, 축방향을 따라 연장되는 코일 권회부(24)의 양쪽 끝에 티스면(22, 22)이 설치되어 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이 코일 권회부(24)는 반경방향의 안쪽에서 바깥쪽을 향함에 따라 그 폭이 점차 넓어져, 적층하면 티스면(22)측이 사다리꼴 형상이 된다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 티스면(22)의 원주방향의 양쪽 끝(도 10에서는 좌우 양쪽 끝)에는, 각각 인접하는 폴부재(21a∼21i)의 사이에 슬롯을 형성하는 제 1 슬롯면(25)과, 제 2 슬롯면(26)이 설치되어 있다.
도 3에서 제 1 슬롯면(25)은, 폴부재(21a)의 정면을 향하여 좌측의 측면 이고, 인접하는 폴부재(21i)(도 2참조)의 제 2 슬롯면(26)에 대향한다. 제 2 슬롯면(26)은, 폴부재(21a)의 정면을 향하여 우측의 측면이고, 인접하는 폴부재(21b)(도 2참조)의 제 1 슬롯면(25)에 대향한다.
이 예에서, 제 1 슬롯면(25)과 제 2 슬롯면(26)은 비대칭형이고, 제 2 슬롯면(26)에는 코깅 토오크를 저감시키기 위한 스큐가 형성되어, 제 1 슬롯면(25)보다 큰 경사면으로 되어 있다.
각 코어 시트(23a∼23t)는 반경방향의 안쪽에서 바깥쪽을 향함에 따라 원주방향의 폭[제 1 슬롯면(25)과 제 2 슬롯면(26)의 폭]이 점차 커지도록 되어 있다. 즉, 각 코어 시트(23a∼23t)를 적층함으로써 고정자 철심(23)은 정면에서 보아 사다리꼴 형상으로 형성된다.
다음에 이 고정자 철심(23)을 제조하기 위한 제조장치에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 관한 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조장치의 금형부의 모식도이고, 도 5는 제조장치의 주요 구동부의 종단면도이다. 또한 금형은 도시 생략한 프레스장치에 탑재되어 있고, 본 발명에서 프레스장치의 구체적인 구성은 임의적 사항이기 때문에 그 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이 이 고정자 철심의 제조장치(100)는, 도시 생략한 프레스장치의 상부에 설치된 펀치(110)와, 펀치(110)의 받이측으로서 프레스장치의 하부에 설치된 다이(120)를 가지는 순배치형이고, 펀치(110)와 다이(120)의 사이에 전자강판으로 이루어지는 마더 시트(60)를 일정간격으로 차례로 보내면서 최종 성형품까지 마무리하는 순송형의 프레스 성형기이다.
다이(120)의 위에는 마더 시트(60)의 반송을 가이드하는 시트 가이드(도시생략)가 설치되어 있고, 이 시트 가이드 위에 고정 스트리퍼(130)가 고정되는 고정 스트리퍼 구조를 구비하고 있다. 이것에 의하여 다이(120)와 고정 스트리퍼(130) 사이에 마더 시트(60)를 반송하는 터널형상의 마더 시트 반송로가 형성된다.
펀치(110) 및 다이(120)는, 다음의 각 천공 스테이지를 구비하고, 그것들을 거쳐 최종 성형품[고정자 철심(23)]이 완성된다. 즉 마더 시트(60)에 천공 가공의 기준 가이드로서의 파일럿 구멍(61)(도 8 참조)을 뚫는 파일럿 구멍 천공 스테이지(200), 마더 시트(60)로부터 각 고정자 철심(23)의 코어 시트(23a∼23t)(이하, 단위 코어 시트를 부호 32at라 한다)의 원주방향의 한쪽 측면(제 1 슬롯면 25)을 천공하는 제 1 천공 스테이지(300), 마더 시트(60)로부터 코어 시트(23)의 원주방향의 다른쪽 측면 (제 2 슬롯면 26)을 천공하는 제 2 천공 스테이지(400), 코어 시트(23)의 일부에 각 코어 시트(23a∼23t)끼리를 적층하여 코킹 고정하기 위한 요철부를 형성하는 요철 형성 스테이지(500) 및 마더 시트(60)로부터 각 코어 시트(23a∼23t)를 순서대로 잘라 내어 적층하는 제 3 천공 스테이지(600)를 구비하고 있다.
도 5를 참조하여 파일럿 구멍 천공 스테이지(200)는, 도시 생략한 프레스 구동수단에 의하여 상하로 왕복적으로 이동 가능하게 설치된 펀치 홀더(140)에 설치된 펀치 백킹(210)과, 상기 펀치 백킹(210)에 설치되는 펀치 플레이트(220)와, 펀치 플레이트(220)에 착탈 가능하게 설치되는 파일럿 구멍 형성 펀치(230)가 펀치(110)측에 설치되어 있다.
다이(120)측에는 파일럿 구멍 형성 펀치(230)를 받아내는 파일럿 구멍 형성 다이(240)가 다이 플레이트(150)에 설치되어 있다. 파일럿 형성 다이(240)의 후단측(도 5에서는 하단측)은, 천공작업에 의하여 나온 폐재를 배출하기 위한 배출구멍(241)이 형성되어 있다.
다음에 도 6을 아울러 참조하여 제 1 천공 스테이지(300)에 대하여 설명한다. 제 1 천공 스테이지(300)는 다이(120)에 소정방향을 따라 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 베이스(310) 위에 배치되어 있다. 슬라이드 베이스(310)의 한쪽 끝에는 슬라이드 베이스(310)를 왕복적으로 슬라이드시키기 위한 제 1 구동수단(700A)이 설치되어 있다.
제 1 구동수단(700A)은, 도시 생략한 제어수단에 의하여 제어되는 서보모터(710)와, 상기 서보모터(710)에 의하여 회전 구동되는 수나사축(720)과, 슬라이드 베이스(310)에 고정되어 수나사축(720)에 나사 결합하는 암나사에 의하여 회전구동력을 좌우의 구동력으로 변환하는 폴로워(730)를 가지는 이송 나사기구이다.
이 예에서 제 1 구동수단(700A)은, 수나사와 암나사를 이용한 이송 나사기구를 채용하고 있으나, 이것 이외에 랙 & 피니언 기구나, 리니어 구동기구 등을 사용하여도 좋고, 슬라이드 베이스(310)를 왼쪽 왕복적으로 이동 가능하면 사양에 따라 임의로 변경 가능하다.
슬라이드 베이스(310)에는 제 1 다이(330)를 지지하는 다이 홀더(320)와, 다이 홀더(320)로부터 수직으로 세워 설치된 가이드 포스트(321a)와 행잉 볼트(321b)에 의하여 상하방향으로 안내되는 펀치 홀더(340)와, 펀치 홀더(340)에 지지된 펀치 플레이트(350)와, 상기 펀치 플레이트(350)에 착탈 가능하게 지지된 한 쌍의 제 1 펀치(360, 360)(제 1 절단부)를 구비하고 있다. 다이 홀더(320)와 펀치 홀더(340)와의 사이에는 스트리퍼(370)가 설치되어 있다.
가이드 포스트(321a)에는 압축 스프링(322, 322)이 동축적으로 설치되어 있고, 압축 스프링(322, 322)에 의하여 펀치 홀더(340)가 항상 이반하는 방향(도 6에서는 상방향)으로 들어 올려진다.
도 9에 나타내는 바와 같이 제 1 펀치(360, 360)는 소정간격을 가지고 좌우 한 쌍으로 하여 대칭적으로 배치되어 있다. 제 1 펀치(360, 360)는 모두 동일형상이기 때문에, 한쪽의 제 1 펀치(360)를 예로 들어 설명한다.
제 1 펀치(360)는 사다리꼴 형상으로 형성된 천공형으로 이루어지고, 한쪽 면에 제 1 슬롯면(25)을 형성하기 위한 절단면(361)이 형성되어 있다. 이 예에서 제 1 펀치(360)는 제 1 슬롯면(25)의 경사면을 형성하기 위하여 코어 시트(23a∼23t)를 차례로 천공하면서 미소하게 이동하여 가서, 1매째의 코어 시트(23a)부터 제일 마지막 코어 시트(23t)를 천공할 때까지 이동 폭 a분만큼 이동한다.
제 1 다이(330, 330)는, 상기 제 1 펀치(360)에 형상적으로 합치하는 천공 구멍으로 이루어지고, 그 다른쪽 끝측(도 6에서는 하측)은, 천공에 의하여 생긴 폐재를 배출하기 위한 배출구멍(331)이 설치되어 있다.
다음에 도 7을 참조하여 제 2 천공 스테이지(400)에 대하여 설명한다. 제 2 천공 스테이지(400)는 다이(120)에 소정방향을 따라 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 베이스(410) 위에 배치되어 있다. 슬라이드 베이스(410)의 한쪽 끝에는 슬라이드 베이스(410)를 왕복적으로 슬라이드시키기 위한 제 2 구동수단(700B)이 설치되어 있 다.
제 2 구동수단(700B)의 기본적인 구성은, 상기한 제 1 천공 스테이지(300)에 사용되고 있는 것과 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다. 또한 제 1 및 제 2 구동수단(700A, 700B)은, 각각 다른 계통에서 개별로 제어되고 있다.
슬라이드 베이스(410)에는 제 2 다이(430)를 지지하는 다이 홀더(420)와, 다 이 홀더(420)로부터 수직으로 세워 설치된 가이드 포스트(421a)와 행잉 볼트(421b)에 의하여 상하방향으로 안내되는 펀치 홀더(440)와, 펀치 홀더(440)에 지지된 펀치 플레이트(450)와, 상기 펀치 플레이트(450)에 착탈 가능하게 지지된 제2 펀치(460)(제 2 절단부)를 구비하고 있다. 다이 홀더(420)와 펀치 홀더(440)와의 사이에는 스트리퍼(470)가 설치되어 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제 2 펀치(460)는 사다리꼴 형상으로 형성되어 있고, 그 양 측면에 제 2 슬롯면(26)을 형성하기 위한 절단면(461)이 형성되어 있다. 이 예에서 제 2 펀치(460)는, 제 2 슬롯면(26)의 경사면을 형성하기 위하여 코어 시트(23a∼23t)를 차례로 천공하면서 미소하게 이동하여 가서, 1매째의 코어 시트(23a)부터 제일 마지막의 코어 시트(23t)를 천공하기까지 전체가 이동 폭 b 분만큼 이동한다.
이 예에서 제 1 펀치(360)는 2개의 코어 시트(23a∼23t)를 2매 동시에 천공하기 위하여 좌우 한쌍으로 설치되어 있고, 제 1 펀치(360, 360)의 사이에 제 2 펀치(460)가 배치되어 있으나, 이 예와는 달리 단순히 1매의 코어 시트(23a∼23t)를 순서대로 천공하여 가는 것이면 제 1 펀치(360)는 1개이어도 좋다. 그 경우, 제 2 펀치(460)는 제 1 펀치(360)에 대향적으로 배치된다. 이와 같은 형태도 본 발명에 포함된다.
더욱 바람직한 형태로서, 2매의 코어 시트(23at, 23at)는 각각 점대칭으로 천공되는 것이 바람직하다. 즉, 도 9에 나타내는 바와 같이 코어 시트(23at)를 점대칭 위치에 배치함으로써, 2개의 제 1 펀치(360) 사이에 1개의 제 2 펀치(460)를 왕복적으로 작동시키면 좋고, 제 2 펀치(460)를 2개 설치할 필요가 없어, 더욱 생산비용을 억제할 수 있다.
다시 도 5를 참조하여 요철 형성 스테이지(500)에 대하여 설명한다. 요철 형성 스테이지(500)는, 펀치 홀더(140)에 설치된 펀치 백킹(510)과, 상기 펀치 백킹(510)에 설치되는 펀치 플레이트(520)를 가지고, 펀치 플레이트(520)에는 커트용 펀치(530)와 요철 형성용 펀치(530A)가 펀치(110)측에 착탈 가능하게 설치되어 있다.
커트용 펀치(530) 및 요철 형성용 펀치(530A)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 좌우 대칭으로 각각 2개소씩 모두 4개소씩 설치되어 있고, 도 8에 나타내는 바와 같이 코어 시트(23at)의 코일 권회부(24)에 커트 구멍(64), 요철부(64A)를 형성하도록 설치되어 있다.
요철 형성용 펀치(530A)는, 선단이 베이스 시트(60)의 두께보다 짧게 돌출되어 있다. 따라서 요철 형성용 펀치(530A)를 베이스 시트(60)를 향하여 프레스함으로써, 베이스 시트(60)의 표면에는 오목부가 형성되고, 이면에는 오목부의 형성에 따라 볼록부가 형성된다.
이 예에서 4개소의 요철 형성용 펀치(530A)중 2개소는 펀치 플레이트(520)에 고정되어 있으나, 커트용 펀치(530)의 다른쪽 끝(도 5에서는 상단)에는 녹아웃 로드(550)가 설치되어 있다.
커트용 펀치(530)의 후단(도 5에서는 상단)에는 변환 레버(551)가 설치되어 있다. 변환 레버(551)는 도시 생략한 구동수단에 의하여 슬라이드 가능(도 5에서 는 지면 바로 앞)하게 설치되어 있고, 변환 레버(551)에 의하여 커트용 펀치(530)의 출몰이 제어된다.
변환 레버(551)는 커트용 펀치(530)를 돌출하는 위치와, 돌출하지 않는 위치로 변환 가능한 레버이고, 통상은 돌출하지 않는 위치에 지지되어 있고, 1매째의 코어 시트(23a)가 반송되어 왔을 때에만 변환 레버(551)는 돌출하는 위치로 이동하여 코어 시트(23a)에 대하여 커트 구멍(64)을 형성한다. 이것에 의하여 제일 마지막 코어 시트(23t)의 위에, 다음에 천공된 1매째의 코어 시트(23a)가 적층하여도 다음의 제 3 천공 스테이지(600)에서 그것들이 걸어멈춰지는 일은 없다.
다이(120)측에는 커트용 펀치(530) 및 요철 형성용 펀치(530A)를 받아내는 커트용 다이(540) 및 요철 형성용 다이(540A)가 다이 플레이트(560)에 설치되어 있다. 커트용 다이(540) 및 요철 형성용 다이(540A)는, 커트용 펀치(53) 및 요철형성용 펀치(530A)에 대향적으로 각각 4개소씩 설치되어 있고, 요철형성용 다이(540A) 내에는 마더 시트(60)가 끼이지 않게 하기 위한 녹아웃 로드(570)가 설치되어 있다.
녹아웃 로드(570)는, 내부에 압축 스프링을 가지는 플런저로 이루어지고, 녹아웃 로드(550)가 설치되어 있지 않은 요철 형성용 펀치(530A)에 대향하여 설치되어 있다. 이것에 의하면 마더 시트(60)를 확실하게 다음의 제 3 천공 스테이지(600)에 반송할 수 있다.
도 5를 참조하여 제 3 천공 스테이지(600)는, 펀치 홀더(140)에 설치된 펀치 백킹(610)과, 상기 펀치 백킹(610)에 설치되는 펀치 플레이트(620)와, 펀치 플레이 트(620)에 착탈 가능하게 설치되는 제 3 펀치(630)가 펀치(110)측에 설치되어 있다.
이 예에서 펀치 백킹(610)과 펀치 플레이트(620)는, 상기한 요철 형성 스테이지(500)의 펀치 백킹(510)과 펀치 플레이트(520)와 공용되어 있다.
제 3 펀치(630)의 후단측(도 5에서는 상단)에는 녹아웃 로드(650)가 설치되어 있다. 녹아웃 로드(650)는, 20매의 코어 시트(23a∼23t)를 천공함과 동시에 제 3 펀치(630)에 인접하여 코어 시트(23)의 요철부(64A)를 가압함으로써, 서로 적층된 코어 시트(23a∼23t)의 요철부(64A)끼리를 끼워 맞춘다.
다이(120)측에는 제 3 펀치(630)를 받아내는 제 3 다이(640)가 다이 플레이트(660)에 설치되어 있다. 제 3 다이(640)의 후단측(도 5에서는 하단측)은, 천공되어, 적층 고정된 고정자 철심(23)을 배출하기 위한 배출 구멍(641)이 형성되어 있다.
다음에 도 4 및 도 8을 참조하여 본 발명의 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 조립 순서의 일례를 설명한다. 우선 제일 먼저 마더 시트(60)를 프레스장치 내에 세트한 후, 도시 생략한 개시 버튼을 조작함으로써, 프레스장치 내의 도시 생략한 제어수단에 의하여 프레스작업이 개시된다. 또한, 도 8에서 마더 시트의 흐름방향은 도 4와 마찬가지로 위에서 아래이다.
또한, 프레스 작업은, 다이(120)를 향하여 펀치(110)가 일정 간격으로 왕복적으로 이동함으로써, 각 작업 스테이지(200∼600)가 동시에 행하여지고 있으나, 이하에서는 설명의 형편상, 1매째의 코어 시트(23a)의 작업공정을 각 스테이지마다 순서에 따라 설명한다.
먼저, 마더 시트(60)가 파일럿 구멍 형성 스테이지(200)에 반송되면, 제어수단은 펀치(110)를 도시 생략한 프레스수단을 거쳐 다이(120)를 향하여 하강시킨다. 이것에 따라 펀치 플레이트(220)에 유지된 파일럿 구멍 형성 펀치(230)가 마더 시트(60)를 향하여 찔러 넣어짐으로써 마더 시트(60)에 한쌍의 파일럿 구멍(61, 61)이 형성된다.
파일럿 구멍 형성 펀치(230)가 위로 들어 올려져 초기위치로 되돌아가면, 제어수단은 도시 생략한 반송수단을 거쳐 마더 시트(60)를 소정 길이 압출하여, 다음의 제 1 천공 스테이지(300)로 반송한다. 마더 시트(60)가 보내진 후, 제어수단은 펀치(110)를 하강한다.
펀치(110)의 하강에 따라 제 1 천공 스테이지(300)에서 펀치 플레이트(350)에 설치된 제 1 펀치(360)가, 마더 시트(60)를 향하여 찔러 넣어짐으로써 마더 시트(60)에 한쌍의 제 1 펀치 구멍(62, 62)이 형성된다.(제 1 슬롯면의 잘라 냄)
제 1 펀치(360)가 위로 들어 올려져 펀치(110)가 초기위치로 되돌아가면, 제어수단은 반송수단을 거쳐 마더 시트(60)를 소정의 길이분만큼 보냄과 동시에, 다시 펀치(110)를 하강한다. 동시에 제어수단은 제 1 구동수단(700)의 구동모터(710)에 지령을 내어, 제 1 펀치(360)를 각 코어 시트(23a∼23t)의 1매분에 상당하는 이동량 Δa(= a/20)만큼 이동시켜, 다음에 천공할 2매째의 코어부재(23b)에 구비한다.
그후 제어수단은 다시 펀치(110)를 강하시킨다. 이것에 따라 제 2 천공 스 테이지(400)에서는 펀치(110)의 강하에 따라 제 2 펀치(460)가 마더 시트(60)에 찔러 넣어진다. 이것에 의하여 마더 시트(60)에는 제 2 천공 구멍(63)이 형성된다.(제 2 슬롯면의 잘라냄)
제 2 천공 구멍(63)의 천공 작업이 끝나면, 펀치(110)는 들어 올려져 초기위치로 돌아감과 동시에, 마더 시트(60)를 다음의 요철 형성 스테이지(500)에 보낸다. 동시에 제어수단은 제 3 천공 스테이지(400)의 제 2 구동수단(700)에 지령을 내고, 제 2 펀치(460)를 각 코어 시트(23a∼23t)의 1매분에 상당하는 이동량 Δb(= b/20)만큼 이동시켜, 다음에 천공할 2매째의 코어부재(23b)에 구비한다.
마더 시트(60)가 요철 형성 스테이지(500)에 반송된 것을 확인하고, 제어수단은 펀치(110)를 하강시킨다. 이것에 의하여 요철 형성용 펀치(530A)가 마더 시트(60)를 향하여 압입되어 코어 시트(23a)의 코일 권회부(24)의 표리에 요철부(64A)가 2개소 형성된다.
또한 제어수단은 1매째의 코어 시트, 이 예에서는 코어 시트(23a)가 반송되어 왔다고 판단한 경우, 커트용 펀치(530)의 변환 레버(551)를 돌출측으로 변환하고, 커트용 펀치(530)로 커트 구멍(64)을 형성한다. 이후의 코어 시트(23b∼23t)의 천공 작업시에는 변환 레버(551)를 비돌출측으로 이동시켜 두고, 요철 형성용 펀치(530A)를 사용하여 코어 시트(23b∼23t)에 요철부(64A)를 형성한다.
요철부(64A)가 형성되면 마더 시트(60)는 제일 마지막의 제 3 천공 스테이지(600)에 반송되고, 그리고 동시에 펀치(110)가 하강을 개시한다. 이것에 의하여 제 3 펀치(630)가 마더 시트(60)에 찔러 넣어져 코어 시트(23a)가 마더 시트(60)로 부터 잘라내진다.(티스면의 잘라냄)
잘라내진 코어 시트(23a)는, 앞에 천공된 제일 마지막 코어 시트(23t)의 위에 적층됨과 동시에, 제 3 펀치(630)에 의하여 압입되나, 코어 시트(23a)에는 요철부(64A) 대신에 커트 구멍(64)이 설치되어 있기 때문에, 코어 시트(23a)와 코어 시트(23t)가 연결되는 일은 없다.
일련의 작업공정을 반복하여 코어 시트(23a)의 위에 차례로 코어 시트(23b∼23t)를 적층하여 제 3 펀치(630)에 의하여 압입하여 요철부(64A)끼리를 끼워 맞춤으로써, 각 코어 시트(23a∼23t)끼리가 연결되어 고정자 철심(23)이 완성된다.
본 발명의 청구항 1에 의하면, 각각 독립하여 가동하는 2개의 절단부에 의하여 고정자 철심의 원주방향의 측면(제 1 슬롯면과 제 2 슬롯면)의 폭을 바꿀 수 있음으로써 복수의 금형을 사용하지 않고 고정자 철심을 적층할 수 있다.
본 발명의 청구항 2에 의하면, 제 1 절단부와 제 2 절단부를 각각 서로 근접 또는 이반 가능하게 대향적으로 배치함으로써, 슬롯면이 좌우 대칭형인 경우는, 더욱 공간 절약의 금형을 얻을 수 있다.
본 발명의 청구항 3에 의하면, 각 절단부가 비동기로 구동됨으로써, 슬롯면이 좌우 비대칭인 코어 시트를 만들 수 있다.
본 발명의 청구항 4와, 청구항 5에 의하면, 좌우 한 쌍의 제 1 절단부의 사이에 제 2 절단부가 배치되고, 그것들이 비동기로 구동됨으로써, 동시에 2개의 코어 시트를 제조할 수 있다. 또 각 코어 시트를 점대칭 형상으로 천공함으로써, 하 나의 제 2 절단부에서 2개의 제 2 슬롯면을 동시에 천공함으로써, 수율이 향상하여 더욱 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 청구항 6에 의하면, 좌우의 슬롯면을 천공한 후에 제 3 절단부에서 코어 시트의 반경방향의 측면을 천공함으로써, 코어 시트의 중심위치의 위치내기를 간단하게 행할 수 있어, 적층의 정밀도를 올릴 수 있다.
본 발명의 청구항 7에 의하면 더욱 천공 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 작업속도도 빠르게 하여 생산성도 향상한다.
본 발명의 청구항 8과 청구항 9에 의하면, 코어 시트의 일부에 코킹용 요철을 형성하는 요철 단계를 제 3 천공 단계의 바로 앞에 설치함으로써 천공된 코어 시트의 적층과 동시에 각 코어 시트끼리를 코킹하여 고정할 수 있다.

Claims (9)

  1. 스테이터와 로터가 로터 출력축의 축선방향을 따라 대향적으로 배치된 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심으로, 금속의 마더 시트로부터 천공된 복수매의 코어 시트를 반경방향으로 적층한 적층체로 이루어지고, 상기 로터 출력축의 중심에서 바깥쪽을 향함에 따라 원주방향의 폭이 점차 커지는 사다리꼴 형상으로 형성되어 있는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법에 있어서,
    상기 코어 시트의 원주방향의 한쪽 측면(제 1 슬롯면)을 형성하는 제 1 절단부와, 상기 코어 시트의 원주방향의 다른쪽 측면(제 2 슬롯면)을 형성하는 제 2 절단부와, 상기 제 1 절단부를 왕복적으로 이동시키는 제 1 이동수단과, 상기 제 2 절단부를 왕복적으로 이동시키는 제 2 이동수단을 가지고,
    상기 마더 시트상에서, 상기 제 1 이동수단을 거쳐 상기 제 1 절단부를 소정간격으로 이동시켜, 상기 마더 시트로부터 1∼n(n은 양의 정수)매까지의 상기 코어 시트의 제 1 슬롯면을 차례로 천공하는 제 1 천공 단계와, 상기 제 2 이동수단을 거쳐 상기 제 2 절단부를 소정간격으로 이동시켜 상기 마더 시트로부터 1∼n (n은 양의 정수)매까지의 상기 코어 시트의 제 2 슬롯면을 차례로 천공하는 제 2 천공 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 절단부 및 상기 제 2 절단부는, 서로 근접 또는 이반하도록 대향적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 절단부와 상기 제 2 절단부는 비동기적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 절단부는, 소정간격을 두고 좌우 한쌍으로 설치되고, 그것들의 사이에 상기 제 2 절단부가 배치되어 있으며, 상기 마더 시트로부터 2매의 상기 코어 시트의 제 1 및 제 2 슬롯면을 천공하는 것을 특징으로 하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 마더 시트로부터 천공된 상기 각 코어 시트를 반경방향을 따라 적층함으로써 상기 고정자 철심은 점대칭으로 조립되는 것을 특징으로 하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 마더 시트로부터 상기 코어 시트의 반경방향의 측면(티스면)을 천공하는 제 3 절단부를 더 구비하고, 상기 제 1 천공 단계 및 제 2 천공 단계를 행한 후, 상기 제 3 절단부에서 상기 마더 시트로부터 상기 코어 시트를 완전히 분리하는 제 3 천공 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
  7. 제 1항, 제 2항, 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 천공 단계의 기준이 되는 파일럿 구멍을 상기 마더 시트에 형성하는 파일럿 구멍 천공 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 천공 단계와 상기 제 3 천공 단계의 사이에, 상기 코어 시트의 일부에 각 코어 시트끼리를 적층하여 코킹 고정하기 위한 요철부를 형성하는 요철형성 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 액셜 에어갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 코어 시트는, 상기 제 3 천공 단계에 의하여 마더 시트로부터 잘라내짐과 동시에, 먼저 천공된 코어 시트에 적층 고정되는 것을 특징으로 하는 액셜 에어 갭형 전동기용 고정자 철심의 제조방법.
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