KR20130057158A - 엠보싱 홈 형성용 핀펀치 및, 이를 이용하여 제조되는 적층코아 - Google Patents

엠보싱 홈 형성용 핀펀치 및, 이를 이용하여 제조되는 적층코아 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엠보싱 홈이 파손되어 라미나 부재가 서로 분리되는 것을 방지할 수 있고, 핀펀치의 하사점 높이에 다소 오차가 있더라도 불량품이 생기는 것과 금속 스트립이 천공되는 것을 줄일 수 있으며, 자도가 왜곡되는 것을 방지할 수 있다는 장점을 가진다.

Description

엠보싱 홈 형성용 핀펀치 및, 이를 이용하여 제조되는 적층코아{Pin punch for forming embossing groove and, laminated core manufactured thereby}
본 발명은 적층코아에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 엠보싱 홈이 파손되어 라미나 부재가 서로 분리되는 것을 방지할 수 있고 자도가 왜곡되는 것을 방지할 수 있는 적층코아에 대한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 적층코아를 제조하기 위해 사용되는 핀펀치로서, 하사점 높이에 다소 오차가 있더라도 불량품이 생기는 것과 금속 스트립이 천공되는 것을 줄일 수 있는 핀펀치에 대한 것이기도 하다.
일반적으로, 라미나 부재를 적층하여 제조되는 적층 코아는 발전기나 모터의 회전자 및 고정자로 사용되며, 이를 제조하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다.
도 1에는 라미나 부재(105)가 적층되어 완성된 적층 코아(100)의 일 예가 도시되어 있다. 라미나 부재(105)의 중심에는 샤프트 홀(101)이 형성되고, 샤프트 홀(101)의 외곽으로는 라미나 부재(105)의 외주(外周)측에 방사상으로 다수의 슬롯(102)이 형성되며, 샤프트 홀(101)의 둘레에는 복수 개의 엠보싱 홈(103)이 형성된다.
상기 적층 코아(100)는 적층 코아 제조 장치에 의하여 제조되는데, 대한민국 특허등록 제10-0578043호, 대한민국 특허등록 제10-0762744호 등에 제조장치와 제조방법이 개시되어 있다. 아래에서는 상기 제조장치 중 어느 하나를 도 2 및 도 3을 참조하여 예시적으로 설명하기로 한다.
적층 코아 제조 장치(110)는 슬롯 형성부(130), 카운터홀 형성부(140), 샤프트홀 형성부(150), 엠보싱 홈 형성부(160) 및, 블랭킹부(170)를 구비한다.
적층 코아 제조 장치(110)의 상부다이(125)에는 금속 스트립(10)을 스탬핑하거나 블랭킹하는 다양한 형상과 기능을 가진 핀펀치(130a)(140a)(150a)(160a)들 및 블랭크 블록(170a)이 장착되어 있고, 하부다이(120)에는 핀펀치(130a)(140a)(150a)(160a)들과 상응하는 펀치홀(130b)(140b)(150b)(160b)들이 형성되어 있으며 블랭크 블록(170a)과 상응하는 적층배럴(180)이 설치되어 있다.
라미나 부재(105)는 길다란 형상의 금속 스트립(10)을 적층 코아 제조 장치(110)에 공급함으로써 제조된다. 제1 단계(Ⅰ)에서는 슬롯 형성부(130)가 소정의 이송 수단(미도시)에 의하여 이송되는 금속 스트립(10)을 천공하여 복수의 슬롯(102)들을 형성한다. 이어서, 금속 스트립(10)은 제2 단계(Ⅱ)에서 대기 상태가 된다.
다음으로, 금속 스트립(10)은 제3 단계(Ⅲ)로 이동되어 카운터 공정을 거치게 된다. 상기 카운터 공정은 적층 코아(100)를 소정 매수로 적층한 다음 분리시키기 위해 엠보싱 홈(103)이 형성될 지점에 카운터 홀(106)을 형성하기 위한 공정이다. 이러한 카운터 공정은 모든 라미나 부재(105)에 대해서 수행되는 것이 아니며, 정해진 적층 코아(100)의 두께에 따라, 예를 들어 20회에 1회로 수행된다. 카운터 공정이 수행될 경우에는 금속 스트립(10)의 엠보싱 홈(103) 형성 위치가 펀치핀(140a)에 의해 천공되며, 공정이 수행되지 않을 경우에는 아이들(idle) 공정으로서 그냥 지나치게 된다.
다음으로, 제4 단계(Ⅳ)에서는 샤프트 홀용 핀펀치(150a)에 의해서 중심부의 샤프트 홀(101)이 천공된다. 이어서, 1피치 더 전진한 금속 스트립(10)은 제5 단계(Ⅴ)의 엠보싱 공정에서 엠보싱 홈 형성용 핀펀치(160a)에 의해 샤프트 홀(101) 주위의 복수의 지점이 아래로 가압되어 엠보싱 홈(103)이 형성된다. 엠보싱 홈(103)은 상면이 오목하고 하면이 볼록하다. 제6 단계(Ⅵ)는 아이들(idle) 공정으로서, 금속 스트립(10)은 어떠한 처리도 이루어지지 않는 채로 제7 단계(Ⅶ)를 위한 대기상태로 있게 된다.
제7 단계(Ⅶ)는 금속 스트립(10)을 블랭킹하여 라미나 부재(105)를 제조하고, 라미나 부재(105)를 적층함으로써 적층 코아(100)를 완성하는 공정이다. 이 단계에서 라미나 부재(105)의 외곽은 블랭크 블록(170a)에 의해 절단되어 금속 스트립(10)으로부터 분리된다.
블랭킹된 라미나 부재(105)는 블랭크 블록(170a)에 의해 적층배럴(180) 속으로 밀려들어가면서 이미 적층되어 있는 라미나 부재(105)의 상면에 적층된다. 이때, 상부 라미나 부재(105)의 엠보싱 홈(103)의 하면 볼록부가 하부 라미나 부재(105)의 엠보싱 홈(103)의 상면 오목부 내에 삽입되어 억지 끼워맞춤 결합되기 때문에 라미나 부재(105)들이 서로 적층될 수 있다. 소정 매수 예컨대, 20장의 라미나 부재(105)가 동일한 과정에 의해 적층된 뒤에, 상기 카운터 공정에서 엠보싱 홈(103) 대신에 카운터 홀(106)이 형성된 라미나 부재(105)가 블랭킹 되어 그 위에 적층되면, 상기 라미나 부재(105)에는 엠보싱 홈(103)이 없으므로 라미나 부재(105)는 더 이상 적층되지 않고 분리되게 된다. 이렇게 제조된 적층 코아(100)는 별도의 배출구를 통해 외부로 배출된다.
엠보싱 홈(103)은 엠보싱 홈 형성용 핀펀치(160a)에 의해 가압되어 형성되는데, 도 4a 및 도 4b에 나타난 바와 같이, 엠보싱 홈 형성용 핀펀치(160a)는 하부 끝단부가 원형의 횡단면을 가지고 상기 하부 끝단부의 표면(162)과 측면(163)이 서로 직각을 이룬다. 따라서, 도 5 내지 도 7에 나타난 바와 같이, 핀펀치(160a)에 의해 형성된 엠보싱 홈(103)도 중앙부(103a)와 측면(103b)이 직각을 이룬다.
상술한 바와 같이, 라미나 부재(105)의 적층시, 상부 라미나 부재(105)의 엠보싱 홈(103)의 하면 볼록부가 하부 라미나 부재(105)의 엠보싱 홈(103)의 상면 오목부 내에 삽입되어 억지 끼워맞춤 결합되기 때문에 라미나 부재(105)들이 서로 적층될 수 있다. 그런데, 이 때, 엠보싱 홈(103)이 파손되면 상기 적층이 분리될 수 있는데, 상기 엠보싱 홈(103)은 파손이 용이하게 이루어질 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 상기 엠보싱 홈(103)은 상부다이(125)의 하사점 즉, 핀펀치(160a)의 하사점의 높이를 정확하게 조절하지 않으면 금속 스트립(10)이 천공되거나 엠보싱 홈(103)이 형성되더라도 라미나 부재(105)를 적층시킬 수 없게 된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해서, 도 8a 및 도 8b에 나타난 바와 같이, 핀펀치(260)의 하단 표면의 가장자리 중 일부를 경사지도록 형성하는 방안이 제시되었다. 즉, 핀펀치(260)의 하단 표면은 평평한 중앙부(262)와, 중앙부(262)의 양측에 형성된 경사진 가장자리(264)를 포함한다.
도 9 내지 도 11은 상기 핀펀치(260)에 의해서 형성된 엠보싱 홈(203)을 보여준다. 엠보싱 홈(203)은 평평한 중앙부(204)와, 중앙부(204)의 양측에 형성된 경사진 가장자리(205) 및, 가장자리(205)의 위에 형성된 수직면(206)을 구비한다.
상기 구조의 엠보싱 홈(203)을 가진 라미나 부재(220)는 상술한 문제점을 해결할 수 있다.
그러나, 상기 핀펀치(260)는 금속 스트립(10)을 가압하여 엠보싱 홈(203)을 형성할 때 금속 스트립(10)을 많이 변형시키기 때문에 응력이 커지고, 이에 따라 이러한 엠보싱 홈(203)을 가진 라미나 부재(220)를 적층하여 만들어진 적층코아는 자도가 왜곡되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 엠보싱 홈이 파손되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 적층코아가 분리되는 것을 방지할 수 있는 적층코아 및, 이러한 적층코아를 제조할 수 있는 엠보싱 형성용 핀펀치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상부다이의 하사점 즉, 핀펀치의 하사점의 높이에 오차가 다소 존재하더라도 금속 스트립이 천공되는 것을 방지할 수 있는 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 제공하는 데 있다. 아울러, 본 발명은 이러한 엠보싱 홈 형성용 핀펀치에 의해서 만들어진 적층코아를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 두 개의 목적을 달성하면서 이와 동시에 자도의 왜곡을 방지할 수 있는 적층코아 및, 이러한 적층코아를 제조하기 위한 핀펀치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 엠보싱 홈 형성용 핀펀치는, 금속 스트립을 이용하여 라미나 부재를 만들기 위해 금속 스트립에 엠보싱 홈을 형성하기 위해서 사용된다. 상기 핀펀치의 하단부의 중앙부(310)(410)는 평평하고 상기 중앙부(310)(410)와 측면(330)(430)을 연결하는 가장자리(320)(420)는 경사지도록 형성되며, 상기 경사진 가장자리(320)(420)가 중앙부(310)(410)를 둘러싸도록 형성된다.
상기 경사진 가장자리(320)(420)는 수평거리(H1)와 수직거리(V1)의 비율이 2:1인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면인 적층코아는 엠보싱 홈(350)이 형성된 라미나 부재(360)가 엠보싱 홈(350)의 끼워맞춤 결합에 의해 상호 적층되어 이루어진다. 상기 엠보싱 홈(350)의 중앙부(352)는 평평하며, 엠보싱 홈(350)의 가장자리(354)는 경사지도록 형성되고, 상기 경사진 가장자리(354)가 중앙부(352)를 둘러싸도록 형성된다.
상기 경사는 수평거리(H2)와 수직거리(V2)의 비율이 2:1인 것이 바람직하다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 엠보싱 홈이 파손되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 적층코아가 분리되는 것을 방지할 수 있는 적층코아 및, 이러한 적층코아를 제조할 수 있는 엠보싱 형성용 핀펀치를 제공한다.
둘째, 상부다이의 하사점 즉, 핀펀치의 하사점의 높이에 오차가 다소 존재하더라도 금속 스트립이 천공되는 것을 방지할 수 있는 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 제공한다. 아울러, 본 발명은 이러한 엠보싱 홈 형성용 핀펀치에 의해서 만들어진 적층코아를 제공한다.
셋째, 상술한 두 개의 효과를 가짐과 동시에 자도의 왜곡을 방지할 수 있는 적층코아 및, 이러한 적층코아를 제조하기 위한 핀펀치를 제공한다.
도 1은 종래기술에 따른 적층 코아를 보여주는 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 적층 코아 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 2의 적층 코아 제조 장치에 의하여 라미나 부재가 제조되는 공정을 금속 스트립에 표현한 평면도이다.
도 4a는 도 2의 적층 코아 제조 장치에 구비된 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 측면도이다.
도 4b는 도 4a의 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 저면도이다.
도 5는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 1의 적층 코아를 이루는 라미나 부재에 형성된 엠보싱 홈을 보여주는 확대 평면도이다.
도 7은 도 5의 VII 부분의 확대도이다.
도 8a는 종래기술에 따른 또 다른 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 측면도이다.
도 8b는 도 8a의 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 저면도이다.
도 9는 도 8a의 엠보싱 홈 형성용 핀펀치에 의해서 라미나 부재에 형성된 엠보싱 홈을 보여주는 확대 평면도이다.
도 10은 도 9의 B-B' 단면도이다.
도 11은 도 9의 C-C' 단면도이다.
도 12a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 측면도이다.
도 12b는 도 12a의 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 저면도이다.
도 13은 도 12a의 엠보싱 홈 형성용 핀펀치에 의해 라미나 부재에 형성된 엠보싱 홈을 보여주는 확대 평면도이다.
도 14는 도 13의 D-D' 단면도이다.
도 15는 도 13의 E-E' 단면도이다.
도 16a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 측면도이다.
도 16b는 도 16a의 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 저면도이다.
도 17 내지 도 20은 라미나 부재가 적층되어 이루어진 적층코아의 일부를 보여주는 단면 사진으로서, 엠보싱 홈이 끼워맞춤 결합된 것을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 12a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 측면도이고, 도 12b는 상기 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 저면도이다.
엠보싱 홈 형성용 핀펀치(300)는 금속 스트립(10)을 가압하여 엠보싱 홈을 형성하기 위한 것으로서, 상부다이(도 2의 125)에 설치된다. 핀펀치(300)의 하단부를 제외한 나머지 부분의 구조는 일반적인 핀펀치(160a)(260)의 구조와 동일하고 핀펀치(300)를 상부다이(125)에 설치하는 방법은 일반적인 핀펀치(160a)(260)의 설치방법과 동일하므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.
핀펀치(300)의 하단부는 평평한 중앙부(310) 및, 중앙부(310)와 측면(330)을 연결하는 가장자리(320)를 구비한다.
가장자리(320)는 중앙부(310)와 측면(330)을 연결할 수 있도록 경사지게 형성되는데, 이러한 경사진 가장자리(320)는 중앙부(310)를 둘러싸도록 형성된다.
상기 가장자리(320)의 경사는 수평거리(H1)와 수직거리(V1)의 비율이 2:1인 것이 바람직하다. 예를 들어, 수평거리(H1)의 길이가 0.2mm인 경우에는 수직거리(V1)의 길이가 0.1mm가 될 수 있다. 이 때, 중앙부(310)의 직경(S1)은 1.9mm가 될 수 있다. 한편, 수평거리(H1)의 길이가 0.1mm인 경우에는 수직거리(V1)의 길이가 0.05mm가 될 수 있다.
도 13 내지 도 15에 나타난 바와 같이, 핀펀치(300)에 의해서 형성된 엠보싱 홈(350)은 평평한 중앙부(352)와, 중앙부(352)를 둘러싸는 가장자리(354)를 구비하는데, 가장자리(354)는 중앙부(352)를 둘러싸도록 형성된다. 상기 가장자리(354)의 위에 형성된 수직면(356)은 핀펀치(300)의 측면(330)에 의해서 형성된 것으로서, 핀펀치(300)가 금속 스트립(10)에 삽입되는 깊이에 따라 그 깊이가 정해진다.
상기 중앙부(352)는 핀펀치(300)의 중앙부(310)에 의해 형성되고, 가장자리(354)는 핀펀치(300)의 가장자리(320)에 의해서 형성되며, 수직면(356)은 핀펀치(300)의 측면(330)에 의해서 형성된다.
상기 가장자리(354)의 경사는 수평거리(H2)와 수직거리(V2)의 비율이 2:1인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 핀펀치(300)는 경사진 가장자리(354)가 중앙부(352)를 둘러싸도록 형성되기 때문에, 하부 끝단의 표면(162)과 측면(163)이 서로 직각을 이루는 핀펀치(160a)에 비해서, 금속 스트립(10)에 대한 삽입 깊이를 더 크게 할 수 있고, 이에 따라 핀펀치(300)의 하사점 높이에 다소 오차가 있더라도 금속 스트립(10)이 천공되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 핀펀치(300)는, 핀펀치(260)에 비해서, 경사진 가장자리(354)가 중앙부(352)를 둘러싸도록 엠보싱 홈(350)을 형성하기 때문에 금속 스트립(10)의 변형이 상대적으로 작게 발생되고, 이에 따라 자도의 왜곡이 상대적으로 작게 발생된다.
도 16a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 측면도이고, 도 16b는 상기 엠보싱 홈 형성용 핀펀치를 보여주는 저면도이다.
핀펀치(400)는 하단부의 구조에 그 특징이 있는데, 상기 하단부는 평평한 중앙부(410) 및, 중앙부(410)와 측면(430)을 연결하는 가장자리(420)를 구비한다. 상기 중앙부(410) 및 가장자리(420)의 구성은 핀펀치(300)의 중앙부(310) 및 가장자리(320)와 동일한 원리에 의해 이루어진다.
즉, 가장자리(420)는 중앙부(410)와 측면(430)을 연결할 수 있도록 경사지게 형성되는데, 이러한 경사진 가장자리(420)는 중앙부(410)를 둘러싸도록 형성된다.
상기 가장자리(420)의 경사는 수평거리(H1)와 수직거리(V1)의 비율이 2:1인 것이 바람직하다. 예를 들어, 수평거리(H1)의 길이가 0.2mm인 경우에는 수직거리(V1)의 길이가 0.1mm가 될 수 있다. 이 때, 중앙부(410)의 직경(S1)은 2.0mm가 될 수 있다. 한편, 수평거리(H1)의 길이가 0.1mm인 경우에는 수직거리(V1)의 길이가 0.05mm가 될 수 있다.
한편, 도 17 내지 도 20은 라미나 부재가 적층되어 이루어진 적층코아의 일부를 보여주는 단면 사진으로서, 엠보싱 홈이 끼워맞춤 결합된 것을 보여준다.
도 17 내지 도 20은 각각 엠보싱 홈(350)의 수직면(356)과 가장자리(354) 및 중앙부(352)를 보여주는데, 상부 라미나 부재(360)의 엠보싱 홈(350)이 하부 라미나 부재(360)의 엠보싱 홈(350)에 삽입된 것을 보여준다.
100 : 적층 코아 105, 220, 360 : 라미나 부재
110 : 적층코아 제조장치 103, 203, 350 : 엠보싱 홈
160a, 260, 300, 400 : 엠보싱 홈 형성용 핀펀치

Claims (4)

  1. 금속 스트립을 이용하여 라미나 부재를 만들기 위해 금속 스트립에 엠보싱 홈을 형성하고, 그 하단부의 중앙부(310)(410)는 평평하고 상기 중앙부(310)(410)와 측면(330)(430)을 연결하는 가장자리(320)(420)는 경사지도록 형성되며, 상기 경사진 가장자리(320)(420)가 상기 중앙부(310)(410)를 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 하는, 엠보싱 홈 형성용 핀펀치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사진 가장자리(320)(420)는 수평거리(H1)와 수직거리(V1)의 비율이 2:1인 것을 특징으로 하는, 엠보싱 홈 형성용 핀펀치.
  3. 엠보싱 홈(350)이 형성된 라미나 부재(360)가 엠보싱 홈(350)의 끼워맞춤 결합에 의해 상호 적층되어 이루어지고, 엠보싱 홈(350)의 중앙부(352)는 평평하며, 상기 엠보싱 홈(350)의 가장자리(354)는 경사지도록 형성되며, 상기 경사진 가장자리(354)가 상기 중앙부(352)를 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 적층코아.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경사는 수평거리(H2)와 수직거리(V2)의 비율이 2:1인 것을 특징으로 하는 적층코아.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102233624B1 (ko) * 2019-11-29 2021-03-29 (주)포스코에스피에스 방향성 강판용 엠보싱 가공장치와 엠보싱 가공방법 및 이를 이용한 적층코어 제조용 박판
WO2024054085A1 (ko) * 2022-09-08 2024-03-14 (주)포스코모빌리티솔루션 적층코어와 적층코어 제조방법 및 적층코어 제조장치

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