KR20090121765A - 알터네이터의 스테이터 코팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작은 입자의 절연액으로 스테이터를 분사 코팅하면서도 안쪽에는 절연액이 들어가지 않도록 수밀 처리함으로써 건조시간을 대폭 단축할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있으며, 스테이터를 지지하는 거치대를 회전시켜 적은 수의 분사노즐로도 코팅이 가능하므로 코팅효율을 향상시킬 수 있도록 한 알터네이터의 스테이터 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해, 본 발명은 스테이터를 수직방향으로 지지하는 거치대; 상기 스테이터의 내부면에 절연액이 유입되지 않도록 거치대의 상단부와 하단부에 설치된 수밀수단; 상기 거치대에 의해 거치된 스테이터에 절연액을 분사하는 분사노즐; 및 상기 분사노즐에 연결되어 절연액을 공급하는 절연액 공급장치를 포함하고, 상기 분사노즐을 통해 분사된 절연액이 수밀수단에 의해 스테이터의 내부면을 제외하고 스테이터에 코팅되는 것을 특징으로 하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치를 제공한다.

절연액, 스테이터, 거치대, 분사식

Description

알터네이터의 스테이터 코팅장치{Coating apparatus for stator of alternator}

본 발명은 알터네이터의 스테이터 코팅장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작은 입자의 절연액으로 스테이터를 분사 코팅하면서도 안쪽에는 절연액이 들어가지 않도록 수밀 처리하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치에 관한 것이다.

일반적으로 알터네이터는 엔진 외부에 장착되어 엔진의 기계적 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 역할을 한다. 상기 알터네이터는 스테이터, 로터, 레귤레이터, 렉티파이어 등으로 구성되며, 그 외 브라켓, 풀리 등이 외관을 이룬다.

알터네이터는 엔진 벨트로부터 동력을 전달받는데, 풀리의 회전력을 전달받는 로터가 스테이터 내부에서 회전하며 전자기 유도 현상에 의해 전기를 생산한다. 이렇게 생산된 전기는 축전지에 저장되어 차량 내 여러 전기부품에 공급되고, 최초 시동시 스타터에 구동 에너지를 공급하기도 한다.

그러나, 알터네이터가 고장 날 경우 발전이 되지 않아 여러 문제가 발생하게 된다. 따라서, 상기 알터네이터 고장시에는 알터네이터를 새 것으로 교체해 주어야 하는데, 차량 연식이나 부품 가격 등의 문제 때문에 신품이 아닌 재제조품이 널리 사용되고 있다.

이에 따라 국내외 재제조 시장이 널리 형성되어 있고, 재제조품의 유통 역시 활발한 편이다.

알터네이터의 주요 부품 중 가장 고가인 것은 스테이터인데, 재제조시 스테이터를 신품으로 교체할 경우 생산원가 상승으로 경제성이 없다. 따라서 스테이터는 재활용이 불가피하며, 이를 위해서는 스테이터의 성능 향상을 위한 가공 공정이 필요하다.

한편, 스테이터의 주요 고장 유형을 보면 절연 불량, 쇼트, 단선 등이 있고, 이는 사실상 모두 스테이터의 절연 코팅이 벗겨짐에 따른 현상이다.

그런데, 최초로 스테이터를 생산하게 될 경우에 스테이터 코일 외부에 코팅되었던 절연 물질이 시간이 지남에 따라 경화되어 일종의 박리현상이 발생하게 된다.

따라서 재제조 알터네이터의 성능 향상을 위해서는 스테이터에 대한 재코팅 작업이 필요하다. 재코팅 작업은 액체 절연액에 스테이터를 담갔다가 꺼내는 함침(Deeping)공정이 일반적으로 사용되고 있다.

상기 함침 공정은 복잡한 장치가 필요 없고 작업 속도도 빠르며, 여러 개 스테이터를 동시에 함침시켜 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.

그러나 스테이터가 액체 상태의 절연액에 짧은 시간동안 담궈지므로 코팅의 효율성이 떨어진다. 이는, 액체 상태의 코팅액의 입자가 커서 표면 부착성이 좋지 않고, 부착되더라도 입자간 공극이나 기포로 인해 코팅 밀도가 낮게 되기 때문이다.

또한 코팅 입자가 크기 때문에 건조시간이 많이 소요된다. 함침 공정 후 상온에서 완전건조까지는 최소 4~5시간이 걸리며, 스테이터를 건조시키기 위한 넓은 공간도 필요하다.

특히, 스테이터를 그냥 둘 경우 액체 코팅액이 아래로 흘러내려 상대적으로 아래 부분의 코팅이 두꺼워지는 불균일 코팅도 발생한다. 따라서 건조시 주기적으로 스테이터를 돌려 주어야 하므로 이를 위한 추가 장치나 인력 투입이 불가피하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 고온 챔버에서 온도를 높여 건조하는 고온 건조법이 있다. 이 방식은 상온 건조법에 비해 건조 속도는 빠르나, 추가적인 비용 부담이 크고 챔버 용량에 따라 작업성이 제한되는 한계가 있다.

즉, 함침 방식은 함침 자체에 걸리는 시간은 짧으나 건조에 많은 시간 및 공간, 장비가 필요하기 때문에 생산성이 높다고 볼 수 없다. 또한 액체 입자의 크기로 인한 공극 및 기포 발생 가능성이 커서 높은 절연 효율도 기대하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 작은 입자의 절연액으로 스테이터를 분사 코팅하면서도 안쪽에는 절연액이 들어가지 않도록 수밀 처리함으로써 건조시간을 대폭 단축할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있으며, 스테이터를 지지하는 거치대를 회전시켜 적은 수의 분사노즐로도 코팅이 가능하므로 코팅효율을 향상시킬 수 있도록 한 알터네이터의 스테이터 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 알터네이터의 스테이터 코팅장치에 있어서,

스테이터를 수직방향으로 지지하는 거치대;

상기 스테이터의 내부면에 절연액이 유입되지 않도록 거치대의 상단부와 하단부에 설치된 수밀수단;

상기 거치대에 의해 거치된 스테이터에 절연액을 분사하는 분사노즐; 및

상기 분사노즐에 연결되어 절연액을 공급하는 절연액 공급장치를 포함하고, 상기 분사노즐을 통해 분사된 절연액이 수밀수단에 의해 스테이터의 내부면을 제외하고 스테이터에 코팅되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 거치대의 하단부가 회전가능하게 지지되는 구조 로 설치된 수직기둥을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 스테이터는 중앙에 돌출형성된 중앙지지부와, 상기 중앙지지부에서 상방향 및 하방향으로 각각 형성된 코일부로 구성되고, 상기 수밀수단은 절연액이 코일부의 내부면에서 중앙지지부로 유입되지 않도록 거치대의 상단부에는 상부원판이 착탈가능하게 설치되고, 거치대의 하단부에는 하부원판이 고정설치되며, 상기 중앙지지부가 하부원판의 상부에 거치 및 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분사노즐은 스테이터에 상부 및 하부에 적어도 2개이상 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수밀수단은 금속재질이고, 금속재질의 원판에 수밀용 물질이 코팅된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분사노즐의 외부에는 절연액 분사시 외부로 튀지 않도록 작업챔버가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절연액은 내열성 불포화 폴리에스테르 수지를 주성분으로 하는 무용제 절연제인 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명에 따른 알터네이터의 스테이터 코팅장치에 의하면, 절연액을 코팅하기 위한 장치가 종래의 함침방식에 비해 복잡한 단점이 있으나, 절연액이 분사식으로 코팅됨으로써 코팅입자가 매우 작고 절연액의 분포가 고르게 되어 건조시간을 대폭 단축할 수 있게 되며, 스테이터를 회전하는 거치대에 거치시킴으로써, 적은 수의 분사노즐로도 코팅이 가능하므로 코팅효율 및 생상성을 향상시킬 수 있다.

또한, 수밀용 원판에 의해 절연액의 유입을 차단함으로써, 로터와 전자기유도가 이루어지는 스테이터 내부면을 제외하고 스테이터가 선별적으로 코팅되어, 종래의 함침방식에 의한 코팅재 제거작업이 별도로 필요하지 않으므로, 건조 이후 일체의 공정이 필요하지 않다.

따라서, 전체 공정을 고려할 때 본 발명에 따른 분사식 코팅방법이 훨씬 경제적임을 알 수 있고, 코팅 품질에 있어서도 상대적으로 우위에 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 알터네이터의 스테이터 코팅장치를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 알터네이터의 스테이터 코팅방법을 나타내는 공정도이다.

종래의 스테이터에 대한 재코팅방법으로 사용되고 있는 함침방식은 절연액을 건조시키는 데 시간이 많이 소요되고 넓은 공간과 고가의 장비가 필요한 점을 개선하기 위해서는 함침방식이 아닌 분사식 공정 도입이 필요하다.

분사식 방식은 노즐(10)을 통해 코팅 입자를 분사하기 때문에 입자 크기가 작고, 공극 및 기포 발생 가능성을 최소화할 수 있다. 또 코팅액이 흘러내려가지 않기 때문에 건조시 스테이터(11)의 위치를 바꿔 줄 필요가 없으며, 상온에서 건조하더라도 시간이 현저하게 절감되어 작업성이 높다.

따라서, 전체적 작업 시간 및 코팅 효율성을 고려하면 분사식 공정이 보다 우월한 방식이라고 할 수 있다.

그러나, 여기서 주의할 점은 스테이터(11) 안쪽에는 코팅액이 묻으면 안된다는 것이다. 왜냐하면 스테이터(11) 안쪽에서 로터가 회전하고 스테이터(11)와 로터의 전자기 유도 현상에 의해 발전이 일어나기 때문에, 스테이터(11) 안쪽에 절연액이 묻으면 발전 성능이 오히려 저하되기 때문이다.

더우기, 종래의 함침 방식은 선별 코팅이 불가능하므로 일단 전체를 함침한 후, 스테이터 안쪽은 함침액을 깎아내는 리밍(Reaming) 작업을 실시해야 하기 때문에 이에 따른 추가 공정 부담도 결코 작지 않다.

따라서 일반적인 단순 분사 장치를 사용할 수는 없으며, 스테이터 코팅을 위한 전용 장치의 개발이 필요하다.

본 발명은 스테이터(11)를 거치하기 위한 거치대(12), 절연액을 분사하기 위한 분사노즐(10), 스테이터(11) 내부에 절연액이 들어가지 않도록 하기 위한 수밀수단을 포함한다.

그리고, 상기 스테이터(11)에 코팅되는 절연액의 재질은 절연성에 따라 여러가지가 있을 수 있다. 일반적으로 고려될 수 있는 것은 내열성 불포화 폴리에스테르 수지를 주성분으로 하는 무용제 절연제인데 이는 절연성, 내열성, 접착성 및 내약품성이 우수하여 자동차 부품 코일용으로 적당하다.

대표적인 예로서, 제품명 MV428-W325, MV428-W316 등이 있는데 도포시 경화제를 약 1% 정도 섞어 사용한다.

상기 거치대(12)는 원통형의 스테이터(11)를 360도 회전가능하게 지지하는 구조로 설치되며, 이는 적은 수의 분사노즐(10)로도 균일하게 코팅될 수 있도록 한다. 즉, 거치대(12)의 하단부는 수직으로 설치된 수직기둥(13)의 상단에 베어링에 의해 회전가능하게 지지된다.

상기 거치대(12)의 상단과 하단에는 스테이터(11)를 거치시키고 절연액이 스테이터(11) 내부로 들어가지 못하도록 하는 수밀수단이 부착된다.

스테이터(11)는 두께와 직경이 큰 중앙지지부(11a)와, 중앙지지부(11a)에서 직상방 및 직하방으로 형성된 코일부(11b)로 구성되고, 중앙지지부(11a)는 코일부(11b)의 외부면 및 내부면보다 돌출되어 있다.

이때, 스테이터(11)에 절연액이 코팅되는 부위는 스테이터(11)의 외부면과 스테이터(11)의 코일부(11b) 내부면이다. 코팅에서 제외되는 부위는 스테이터(11)의 중앙지지부(11a) 내부면이다.

따라서, 상기 수밀수단이 설치되는 부위는 스테이터(11)의 중앙지지부(11a)와 코일부(11b)의 경계면에 위치하고, 코일부(11b) 사이에 위치한 중앙지지부(11a)를 절연액으로부터 차단하는 것이 수밀수단의 목적이다.

본 발명의 일실시예에 따른 수밀수단은 구조적으로 거치대(12)의 상부와 하부에 원판형태로 설치되고, 이 원판(14,15)이 중앙지지부(11a)의 상부와 하부를 차단하게 된다. 여기서, 하부 원판(15)은 거치대(12)의 하부에 고정되고, 상부 원 판(14)은 거치대(12)의 상부에 착탈가능하게 설치된다.

왜냐하면, 중앙지지부(11a)가 스테이터(11)의 내부면에서 안쪽방향으로 돌출되어 있으므로 절연액이 코일부(11b)에서 중앙지지부(11a)로 흘러들어가는 것을 막기 위해서는 원판(14,15)이 거치대(12)보다 직경이 커야하고, 스테이터(11)가 거치대(12)에 거치되도록 하기 위해서는 중앙지지부(11a)의 하단부가 거치대(12)의 하단에 하부원판(15)이 고정된 채로 거치되어야 하며, 거치대(12)가 중앙지지부(11a)의 내부를 관통한 채로 조립되기 위해서는 상부원판(14)이 거치대(12)로부터 분리되어야 하고, 중앙지지부(11a)가 거치대(12)에 거치된 다음에 상부원판(14)이 중앙지지부(11a)와 코일부(11b)의 경계면을 차단하기 위해서는 거치대(12)의 상단에 착탈가능하게 결합되어야 하기 때문이다.

상기 원판(14,15)의 재질은 일반 금속재질에 수밀용 물질이 코팅된 형태를 취할 수 있고, 코팅 물질로는 수밀성 확보 정도에 따라 여러가지가 있을 수 있으며, 대중적으로 널리 사용되는 테프론 등도 가능하다.

상기 거치대(12) 및 수밀용 원판(14,15)은 크기가 다른 여러 개를 제작하여 필요시 교체가능하도록 한다. 이는 스테이터(11)의 직경이 알터네이터의 용량에 따라 조금씩 차이가 나기 때문이다.

현재 유통중인 알터네이터의 용량은 5종 내외이므로 거치대, 수밀용 원판(14,15)도 이에 맞게 최소 5종 이상 제작 및 구비되어야 한다.

한편, 거치대(12)에 스테이터(11)를 거치시키는 것은 크게 두가지 방법이 있는데, 거치대(12) 자체가 돌출되며 지지하는 압력식과, 스테이터(11)를 자연스럽게 하부 원판(15)에 걸쳐지게 하여 지지하는 거치식이 있다.

압력식이 보다 확실한 거치가 가능하겠지만 상대적으로 비용이 많이 드는 단점이 있으므로, 실제 작업 시에는 후자의 방법이 큰 무리가 없고 비용면에서도 유리하여 본 발명의 바람직한 실시예는 거치식을 채택한다.

상기 분사노즐(10)은 적어도 2개 이상으로 설치가능하고, 분사노즐(10)의 수가 많을수록 장비 가격은 상승하나 작업속도는 증가하게 되므로, 업체의 생산량이나 규모에 맞게 유동적으로 조절할 수 있다. 노즐(10) 직경 역시 절연액의 종류에 따라 유동적으로 바꿀 수 있다.

또한, 상기 분사노즐(10)의 외부에 작업 챔버(16)가 설치되어 절연액 분사시 절연액이 바깥으로 튀지 않게 막아주는 역할을 한다.

상기 거치대(12)는 외부에 LCD 패널(17)과 컨트롤 버튼이 구비되어 조작 및 작업 진행상황을 체크할 수 있도록 된 본체(18)에 설치된다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명의 일실시예에 따른 알터네이터의 스테이터 코팅장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

종래의 함침방식의 경우 절연액 코팅방법이 절연액에 스테이터를 함침시키는 과정은 매우 단순한 장점이 있으나, 절연액의 입자크기가 커서 건조시간이 많이 소요되고 코팅효율이 낮은 단점이 있다. 또한, 스테이터 코팅의 특성상 로터와 전자기유도가 이루어지는 스테이터(11)의 내부면에는 코팅되지 않도록 하여야 하기 때문에 선별적으로 코팅이 이루어지지 못하는 함침방식은 스테이터(11) 내부면에 코팅된 코팅재를 제거해야하는 번거로움이 있었다.

그러나, 본 발명은 절연액을 코팅하기 위한 장치가 종래의 함침방식에 비해 복잡한 단점이 있으나, 절연액이 분사식으로 코팅됨으로써 코팅입자가 매우 작고 절연액의 분포가 고르게 되어 건조시간을 대폭 단축할 수 있게 되며, 스테이터(11)를 회전하는 거치대(12)에 거치시킴으로써, 적은 수의 분사노즐(10)로도 코팅이 가능하므로 코팅효율 및 생상성을 향상시킬 수 있다.

또한, 수밀용 원판(14,15)에 의해 절연액의 유입을 차단함으로써, 로터와 전자기유도가 이루어지는 스테이터(11) 내부면을 제외하고 스테이터(11)가 선별적으로 코팅되어, 종래의 함침방식에 의한 코팅재 제거작업이 별도로 필요하지 않으므로, 건조 이후 일체의 공정이 필요하지 않다.

따라서, 전체 공정을 고려할 때 본 발명에 따른 분사식 코팅방법이 훨씬 경제적임을 알 수 있고, 코팅 품질에 있어서도 상대적으로 우위에 있다.

일반적인 함침공정의 경우 상온 건조시 4~6시간 정도가 소요되고, 고온 챔버를 이용한 가열 건조의 경우 120~140℃에서 30분에서 1시간 정도가 소요되었고, 건조가능한 챔버용량이 제한되는 문제가 있다.

반면에, 본 발명에 따른 분사식 코팅 작업에 의한 건조시에는 상온에서 10~20분 내외가 소요된다. 또한 통풍이 잘 되는 곳에서 건조하는 경우에는 보다 신속한 건조가 가능하므로 고온 챔버에서 건조하지 않아도 되는 장점을 갖는다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야 에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 스테이터를 나타내는 사시도,

도 2는 도 1의 평면도 및 측단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 알터네이터의 스테이터 코팅장치를 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 알터네이터의 스테이터 코팅방법을 나타내는 공정도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 분사노즐 11 : 스테이터

11a : 중앙지지부 11b : 코일부

12 : 거치대 13 : 수직기둥

14 : 상부원판 15 : 하부원판

16 : 작업챔버 17 : LCD 패널

18 : 본체

Claims (7)

1. 알터네이터의 스테이터 코팅장치에 있어서,

   스테이터를 수직방향으로 지지하는 거치대;

   상기 스테이터의 내부면에 절연액이 유입되지 않도록 거치대의 상단부와 하단부에 설치된 수밀수단;

   상기 거치대에 의해 거치된 스테이터에 절연액을 분사하는 분사노즐; 및

   상기 분사노즐에 연결되어 절연액을 공급하는 절연액 공급장치를 포함하고, 상기 분사노즐을 통해 분사된 절연액이 수밀수단에 의해 스테이터의 내부면을 제외하고 스테이터에 코팅되는 것을 특징으로 하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 거치대의 하단부가 회전가능하게 지지되는 구조로 설치된 수직기둥을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 스테이터는 중앙에 돌출형성된 중앙지지부와, 상기 중앙지지부에서 상방향 및 하방향으로 각각 형성된 코일부로 구성되고, 상기 수밀수단은 절연액이 코 일부의 내부면에서 중앙지지부로 유입되지 않도록 거치대의 상단부에는 상부원판이 착탈가능하게 설치되고, 거치대의 하단부에는 하부원판이 고정설치되며, 상기 중앙지지부가 하부원판의 상부에 거치 및 지지되는 것을 특징으로 하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 분사노즐은 스테이터에 상부 및 하부에 적어도 2개이상 설치되는 것을 특징으로 하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 수밀수단은 금속재질이고, 금속재질의 원판에 수밀용 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 분사노즐의 외부에는 절연액 분사시 외부로 튀지 않도록 작업챔버가 설치되는 것을 특징으로 하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절연액은 내열성 불포화 폴리에스테르 수지를 주성분으로 하는 무용제 절연제인 것을 특징으로 하는 알터네이터의 스테이터 코팅장치.

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