KR20170030500A - 산화 방지형 회전자용 원심 주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화 방지형 회전자용 원심 주조 장치에 관한 것으로, 용융물을 원심 주조 금형에 주입하는 과정에서 용융물이 공기 중에 노출되는 문제를 해소하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 회전자용 원심 주조 장치는 원심 주조 금형과 용융로를 포함한다. 원심 주조 금형은 회전자 철심을 고정하며, 탕도를 통하여 고정된 회전자 철심에 용융물을 주입하면서 원심 주조를 수행하여 회전자를 주조한다. 용융로는 원심 주조 금형의 상부에 설치되며, 구리를 용융시켜 용융물을 형성하고, 형성한 용융물을 배출구를 통하여 배출하되, 배출구가 원심 주조 금형의 탕도에 연결된다.

Description

산화 방지형 회전자용 원심 주조 장치{A centrifugal casting apparatus for rotor}

본 발명은 전동기 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자 철심이 장착된 원심 주조 금형에 용융물을 직접 주입하여 회전자를 제조하는 산화 방지형 회전자용 원심 주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터 또는 유도전동기는 권선에 교류를 흘려 회전자계를 형성하는 고정자(stator)와 그 자계에 의해 회전하는 회전자(rotor)로 구성되어 있다.

회전자는 생산 방식에 따라 회전자 철심의 슬롯에 동 바를 삽입하고 양 끝단부를 엔드링과 접합하여 제작하는 동 바 타입과, 알루미늄 다이캐스팅 방법으로 회전자 철심의 슬롯을 채우는 다이캐스팅 타입과, 원심 주로를 통하여 회전자 철심의 슬롯을 채우는 원심 주조 타입으로 분류할 수 있다.

원심 주조 장치는 탕도 샤프트를 회전자 철심의 회전축 삽입구멍에 삽입시킨 상태에서, 알루미늄 또는 구리의 용융물을 탕도 샤프트를 통하여 공급하면서 회전자 철심을 회전시켜 원심 주소를 수행하여 회전자 철심의 슬롯을 채우고 엔드링을 형성한다.

특히 구리의 경우, 별도의 용융로에서 구리를 용융시켜 구리 용융물을 형성한 이후에, 용융로의 구리 용융물을 원심 주조 장치에 부어서 회전자를 제조한다.

이와 같이 기존의 원심 주조 장치는 별도의 용융로를 이용하여 원심 주조 금형에 주입하는 방식이기 때문에, 구리 용융물이 공기 중에 노출된 이후에 원심 주조 금형으로 주입된다. 이로 인해 구리 용융물이 공기 중에 노출되기 때문에, 산화되거나 원심 주조에 필요한 온도로 제어하는 것이 쉽지 않다.

한국등록특허 제10-1206674호(2012.11.23.)

따라서 본 발명의 목적은 구리 용융물을 원심 주조 금형에 주입하는 과정에서 구리 용융물이 공기 중에 노출되어 산화되는 문제를 해소할 수 있는 산화 방지형 회전자용 원심 주조 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 용융로와 원심 주조 금형이 일체로 형성된 산화 방지형 회전자용 원심 주조 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원심 주조 금형과 용융로를 포함하는 회전자용 원심 주조 장치를 제공한다. 상기 원심 주조 금형은 회전자 철심을 고정하며, 탕도를 통하여 고정된 회전자 철심에 용융물을 주입하면서 원심 주조를 수행하여 회전자를 주조한다. 상기 용융로는 상기 원심 주조 금형의 상부챔버 내에 설치되며, 용융 대상물을 용융시켜 용융물을 형성하고, 형성한 용융물을 배출구를 통하여 배출하되, 상기 배출구가 상기 원심 주조 금형의 탕도에 연결된다.

본 발명에 따른 회전자 원심 주조 장치에 있어서, 상기 용융로는 하부에 배출구가 형성되며 용융 대상물인 구리를 용융시켜 용융물을 형성하는 도가니와, 상기 도가니의 배출구를 개폐하여 도가니의 용융물을 상기 원심 주조 금형으로 주입하거나 차단하는 개폐 로드, 상기 도가니 안으로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부, 및 상기 도가니, 상기 개폐 로드 및 상기 불활성가스 공급부를 둘러싸며, 용융물과 공기의 접촉을 차단하여 용융물의 산화를 억제하는 상기 챔버를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 회전자 원심 주조 장치에 있어서, 상기 도가니는 하부에 배출구가 형성되며 상부에 구리를 투입할 수 있는 개방부가 형성된 도가니 본체와, 상기 도가니 본체의 개방부를 개폐하는 덮개를 포함할 수 있다. 이때 상기 개폐 로드는 상기 덮개를 관통하여 상기 도가니 본체의 내부에 설치되어 상기 배출구를 개폐할 수 있다.

본 발명에 따른 회전자 원심 주조 장치에 있어서, 상기 개폐 로드는 소재가 흑연이며, 내부에 공간이 형성된 중공형의 막대 형상일 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 회전자 원심 주조 장치에 있어서, 상기 용융로는 상기 도가니 내에 위치하는 상기 개폐 로드의 중공에 삽입 설치되며, 상기 도가니 내의 용융물의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 원심 주조 금형에 직렬로 연결되게 용융로를 설치하고 챔버를 통하여 공기와 용융물의 접촉을 차단함으로써, 용융로의 용융물이 공기에 노출되는 것을 최소화할 수 있고, 공기 노출에 따른 구리 용융물의 산화를 억제하면서 구리 용융물의 온도가 떨어지는 것을 억제할 수 있다.

더욱이 용융로의 도가니 안으로 불활성가스를 주입함으로써, 구리 용융물의 산화를 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 회전자용 원심 주조 장치는 용융로 내의 용융물의 온도를 온도 센서를 통하여 관리하고, 원심 주조에 필요한 적정 온도의 용융물을 원심 주조 금형에 제공함으로써, 용융물의 온도를 용이하게 관리할 수 있다.

도 1은 원심 주조 되기 전의 회전자 철심의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 회전자 철심에 원심 주조가 완료된 회전자의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원심 주조용 탕도 샤프트를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원심 주조용 소결 벤트를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 소결 벤트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 원심 주조 장치를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 용융로를 구비하는 용융물 공급 금형을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6의 원심 주조 금형 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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 바람직한 실시예에 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 원심 주조 되기 전의 회전자 철심(11)의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 회전자 철심(11)은 동일한 형상의 회전자 철판(12) 복수 개가 축 방향으로 적층된 구조를 갖는다. 회전자 철심(11)은 중심 부분에 회전축이 삽입되는 회전축 삽입구멍(14)이 형성되어 있다. 그리고 회전자 철심(11)은 회전축 삽입구멍(14)의 외측의 가장자리 둘레에 복수의 도체바(도 4의 17)가 원심 주조로 형성될 복수의 슬롯(13)이 형성되어 있다.

이때 회전자 철판(12)으로는 규소 강판이 사용될 수 있다. 회전자 철심(11)의 슬롯(13)은 축 방향으로 수직하게 형성할 수도 있고, 스큐를 주어 형성할 수도 있다. 본 실시예에서는 회전자 철판(12)에 형성된 슬롯(13)이 폐곡선 형태로 형성된 예를 개시하였지만, 회전자 철판(12)의 외주면 쪽으로 개방되게 형성될 수도 있다.

이러한 회전자 철심(11)은 원심 주조를 통하여 도 2에 도시된 바와 같은 회전자(10)로 제조될 수 있다. 여기서 도 2는 회전자 철심(11)에 원심 주조가 완료된 회전자(10)의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 회전자(10)는 회전자 철심(11)과, 회전자 철심(11)의 양면에 각각 형성된 제1 구조물(15) 및 제2 구조물(16)을 포함한다. 회전자 철심(11)에 형성된 슬롯(도 1의 13)에는 원심 주조에 의해 도체바가 형성된다. 도체바, 제1 구조물(15) 및 제2 구조물(16)은 원심 주조에 의해 일괄적으로 형성된다. 이때 원심 주조 소재로는 알루미늄, 구리 등이 사용될 수 있다.

여기서 제1 및 제2 구조물(15,16)은 엔드링일 수 있다. 제1 구조물(15)은 하부 엔드링이고, 제2 구조물(16)은 상부 엔드링이다.

한편 도 1 및 도 2에 도시된 회전자 철심(11) 및 회전자(10)는 일 예에 불과하며, 다양한 구조로 구현이 가능함은 물론이다. 예컨대 회전자 철심(11)에 형성될 슬롯이 축 방향으로 직선형으로 형성될 수 있고, 스큐를 주어 축 방향으로 나선형으로 형성될 수도 있다.

이와 같은 회전자(10)를 제조하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원심 주조 장치(100)를 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원심 주조용 탕도 샤프트(50)를 보여주는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원심 주조용 소결 벤트를 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 4의 소결 벤트의 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 원심 주조 장치(100)를 보여주는 도면이다. 도 7은 도 6의 용융로(80)가 설치된 용융물 공급 금형(70)을 확대하여 보여주는 도면이다. 그리고 도 8은 도 6의 원심 주조 금형(30) 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 산화 방지형 회전자용 원심 주조 장치(100)는 회전자 철심(11)에 대한 원심 주조가 이루어지는 원심 주조 금형(30)과, 원심 주조 금형(30)에 직렬로 연결되어 용융물을 제공하는 용융로(80)를 포함한다. 원심 주조 금형(30)은 하부 금형(40), 탕도 샤프트(50) 및 상부 금형(60)을 포함한다. 도시 하지는 않았지만, 원심 주조 장치(100)는 원심 주조 금형(30)에 대한 고주파 예열을 수행하는 챔버를 포함한다. 챔버 내부에 원심 주조 금형(30) 부분이 설치된다.

그 외 본 실시예에 따른 회전자용 원심 주조 장치(100)는 플레이트(20), 용융물 공급 금형(70) 및 구동모터를 더 포함할 수 있다.

플레이트(20)는 하부 플레이트(21)와 상부 플레이트(23)를 포함하며, 하부 및 상부 플레이트(21,23) 사이에 원심 주조 금형(30)이 설치된다. 하부 플레이트(21)에 대해서 상부 플레이트(23)는 연결 부재(91)를 매개로 상하로 이동 가능하게 설치된다. 하부 플레이트(21)의 상부에 연결축(95)을 매개로 원심 주조 금형(30)이 고정 설치된다. 상부 플레이트(23)의 상부에 용융물 공급 금형(70)과 용융로(80)가 설치된다. 상부 플레이트(23)에는 용융물 공급로(71)에 연결되게 연결 구멍(25)이 형성되어 있다.

상부 플레이트(23)의 연결 구멍(25)은 용융물 공급 금형(70)의 용융물 공급로(71)와 탕도 샤프트(50)의 연결을 매개한다. 즉 연결 구멍(25)은 용융물 공급로(71)의 하단을 포함할 수 있는 크기로 형성되며, 탕도 샤프트(50)가 삽입될 수 있도록 탕도 샤프트(50)의 외경보다는 크게 형성된다. 따라서 상부 플레이트(23)에 용융물 공급 금형(70)이 설치될 때, 연결 구멍(25) 내에 용융물 공급로(71)와, 그 주위가 노출되게 설치된다. 또한 탕도 샤프트(50)는 연결 구멍(25)을 통하여 연결 구멍(25)을 통해 노출된 용융물 공급 금형(70)의 하부면에 밀착되어 용융물 공급로(71)와 연결된다.

원심 주조가 원활히 이루어질 수 있도록, 연결축(95)의 축 방향으로 탕도 샤프트(50) 및 용융물 공급로(71)가 배치된다.

구동모터는 하부 플레이트(21)에 연결되어 플레이트(20), 원심 주조 금형(30) 및 용융물 공급 금형(70)을 회전시킬 수 있도록 회전력을 제공한다. 구동모터는 연결축(95)이 위치한 축 방향으로 회전력을 플레이트(20), 원심 주조 금형(30) 및 용융물 공급 금형(70)에 제공한다. 구동모터는 하부 플레이트에 축, 풀리 또는 기어를 매개로 연결될 수 있다.

용융물 공급 금형(70)은 원심 주조 시 용융로(80)로 공급받은 용융물을 원심 주조 금형(30)으로 공급한다. 이때 용융물로는 구리 또는 알루미늄이 사용될 수 있다. 용융물 공급 금형(70)은 용융물을 원심 주조 금형(30)의 탕도 샤프트(50)를 통하여 회전자 철심(11)에 공급할 수 있는 용융물 공급로(71)가 중심 부분에 형성되어 있다. 용융물 공급 금형(70)은 프레임(90)에 베어링(73)을 매개로 회전 가능하게 설치된다.

용융로(80)는 용융물 공급 금형(70)을 매개로 원심 주조 금형(30)의 상부의 챔버(82) 내에 설치되며, 용융 대상물을 용융시켜 용융물을 형성하고, 형성한 용융물을 배출구(83a)를 통하여 배출하되, 배출구(83a)가 원심 주조 금형(30)의 탕도에 연결된다. 용융로(80)는 용융물 공급 금형(70)의 용융물 공급로(71)에 연결관(75)을 매개로 연결된다. 연결관(75)은 용융로(80)의 배출구(83a)와 용융물 공급로(71)를 직렬로 연통시킨다.

이러한 용융로(80)는 도가니(81), 개폐 로드(87), 불활성가스 공급부(88) 및 챔버(82)를 포함한다. 도가니(81)는 하부에 배출구(83a)가 형성되어 있으며, 구리를 용융시켜 용융물을 형성한다. 개폐 로드(87)는 도가니(81)의 배출구(83a)를 개폐하여 도가니(81)의 용융물을 원심 주조 금형(30)으로 주입하거나 주입을 차단한다. 불활성가스 공급부(88)는 도가니(81) 안으로 불활성가스를 공급하여, 구리 소재의 용융물의 산화를 억제 또는 방지한다. 그리고 챔버(82)는 도가니(81), 개폐 로드(87) 및 불활성가스 공급부(88)를 둘러싸며, 용융물과 공기의 접촉을 차단하여 용융물의 산화를 억제한다.

도가니(81)는 구리를 녹여 용융물로 형성하는 장치로서, 고주파 용융 방식의 도가니가 사용될 수 있다. 도가니(81)에 투입되는 구리는 팰릿 형태를 가질 수 있다.

이러한 도가니(81)는 도가니 본체(83)와 덮개(85)를 포함한다. 도가니 본체(83)는 구리의 용융이 이루어지는 곳으로, 하부에 배출구(83a)가 형성되어 있으며, 상부에 구리를 투입할 수 있는 개방부(84)가 형성되어 있다. 덮개(85)는 도가니 본체(83)의 개방부(84)를 개폐한다.

개폐 로드(87)는 덮개(85)를 관통하여 도가니 본체(83)의 내부에 설치되어 배출구(83a)를 개폐한다. 개폐 로드(87)는 소개가 흑연이며, 내부에 중공(87a; 공간)이 형성된 막대 형상을 갖는다.

개폐 로드(87)는 덮개(85) 밖으로 돌출된 개폐 로드(87) 부분에 설치되어, 개폐 로드(87)를 상하로 이동시켜 배출구(83a)를 개폐시키는 로드 작동기(86)를 구비한다. 로드 작동기(86)는 실린더 방식 또는 모터 방식으로 개폐 로드(87)를 상하로 이동시킨다.

개폐 로드(87)의 중공(87a)에는 온도 센서(89)가 설치된다. 이때 온도 센서(89)는 도가니(81) 내에 위치하는 개폐 로드(87)의 중공(87a)에 삽입 설치되며, 도가니(81) 내의 용융물의 온도를 감지하여 제공한다. 따라서 용융로(80)는 도가니(81) 내의 용융물의 온도를 온도 센서(89)를 통하여 관리하고, 원심 주조에 필요한 적정 온도의 용융물을 원심 주조 금형(30)에 제공함으로써, 용융물의 온도를 용이하게 관리할 수 있다.

즉 온도 센서(89)를 통하여 도가니(81) 내에서 용융된 용융물의 온도를 감지하고, 용융물의 온도가 원심 주조에 필요한 적정 온도를 유지할 수 있도록 도가니(81)의 가동을 제어한다.

불활성가스 공급부(88)는 덮개(85)를 관통하여 도가니 몸체(83) 안으로 설치된 공급관(88a)을 통하여 불활성가스를 공급한다. 이때 불활성가스로는 질소 또는 아르곤 가스가 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

그리고 챔버(82)는 불활성가스 공급부(88)에서 공급되는 불활성가스와 함께 용융물과 공기의 접촉을 차단하여 용융물의 산화를 억제한다. 즉 구리 소재의 용융물은 공기에 접촉될 경우 쉽게 산화되는 특성을 갖기 때문에, 챔버(82)로 용융물과 공기의 접촉을 차단하고, 더불어 불활성가스를 도가니(81) 안으로 공급하여 용융물의 산화를 억제한다.

이와 같이 원심 주조 금형(30)에 직렬로 연결되게 용융로(80)를 설치함으로써, 용융로(80)의 용융물이 공기에 노출되는 것을 최소화할 수 있고, 특히 공기 노출에 따른 구리 용융물의 산화를 억제하면서 구리 용융물의 온도가 떨어지는 것을 억제할 수 있다.

그리고 원심 주조 금형(30)은 원심 주조할 회전자 철심(11)을 고정하며, 고정된 회전자 철심(11)에 대한 원심 주조를 수행하여 회전자 철심(11)에 도체바(17), 제1 구조물(15) 및 제2 구조물(16)을 형성한다.

이러한 원심 주조 금형(30)은 하부 금형(40), 탕도 샤프트(50) 및 상부 금형(60)을 포함한다.

하부 금형(40)은 상부에 탕도 샤프트(50)가 탑재된다. 하부 금형(40)은 상부 금형(60)과 함께 하부 금형(40)의 상부에 탑재된 탕도 샤프트(50)를 압착하여 고정한다. 탕도 샤프트(50)를 하부 금형(40)과 상부 금형(50) 사이에 고정하는 체결 부재(93)로 볼트와 너트가 사용될 수 있다.

하부 금형(40)은 탕도 샤프트(50)가 탑재되는 부분에 탕도 샤프트(50)의 탕도(53)와 연결되는 연결로가 형성되어 있다. 연결로는 탕도(53)와 회전자 철심(11)의 슬롯(13)을 연결한다. 즉 연결로는 회전자 철심(11)의 제1 구조물(15)을 형성할 수 있는 제1 공간부(41)를 포함한다. 제1 공간부(41)는 탕도 샤프트(50)의 탕도(53)와 회전자 철심(11)의 슬롯(13)을 연결한다. 이때 슬롯(13)은 회전자 철심(11)의 회전축 삽입 구멍(14)을 중심으로 방사형으로 균일하게 형성되기 때문에, 연결로 또한 탕도 샤프트(50)를 중심으로 방사형으로 복수의 갈래로 형성되며, 회전자 철심(11)의 하부면과 만나는 지점에 형성된 제1 공간부(41)를 구비한다.

상부 금형(60)은 하부 금형(40)의 상부에 설치되며, 중심 부분에 탕도 샤프트(50)가 삽입되어 돌출되는 관통구멍(63)이 형성되어 있다. 상부 금형(60)은 탕도 샤프트(50)에 회전자 철심(11)이 삽입된 상태에서, 하부 금형(40)에 체결 부재(93)를 매개로 회전자 철심(11)을 고정한다. 상부 금형(60)은 회전자 철심(11)과 접하는 하부면에는 회전자 철심(11)의 제2 구조물(16)을 형성할 수 있는 제2 공간부(61)가 형성되어 있다. 제2 공간부(61)에는 탕도 샤프트(50)의 탕도(53), 제1 공간부(41) 및 슬롯(13)을 통과한 용융물이 충전되어 제2 구조물(16)을 형성한다. 제2 공간부(61)와 연결되어 상부 금형(60)의 상부면으로 관통되어 가스를 상부 금형(60) 밖으로 배출하는 가스 배출 구멍(65)이 형성되어 있다. 가스 배출 구멍(65)에는 소결 벤트(67)가 설치된다.

소결 벤트(67)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 벤트 몸체(67a)와, 벤트 몸체(67a)를 관통하여 형성된 복수의 벤트 홀(67b)을 포함한다. 소결 벤트(67)는 철계 또는 스테인리스계 소재로 제조될 수 있다. 원심 주조에 따라 용융물이 주입될 때, 용융물의 배출은 막으면서 가스를 외부로 배출하는 크기로 벤트 홀(67b)이 형성된다. 즉 벤트 홀(67b)은 직경이 0.2 내지 0.3 mm를 갖도록 형성된다. 벤트 홀(67b)의 직경이 0.2 mm보다 작은 경우, 용융물의 배출은 막으면서 가스를 외부로 배출할 수는 있지만, 벤트 홀(67b)의 직경이 작아 가스가 원활히 외부로 배출되지 못하는 문제가 발생될 수 있다. 반면에 0.3 mm 보다 큰 경우, 벤트 홀(67b)을 통하여 가스 뿐만 아니라 용융물도 함께 배출되는 문제가 발생될 수 있다.

그리고 탕도 샤프트(50)는 외주면에 회전자 철심(11)이 삽입되어 고정된다. 탕도 샤프트(50)는 흑연 소재의 관형으로 내부에 탕도(53)가 형성되며, 외주면에 회전자 철심(11)이 삽입되어 지지된다.

이때 탕도 샤프트(50)를 흑연 소재로 제조한 이유는 철계 소재에 비해서 열전도성 및 금속과의 분리성이 양호하기 때문이다. 즉 원심 주조를 위해 고주파 예열 시, 회전자 철심(11)을 신속하게 예열할 수 있기 때문에, 원심 주조 시간을 단축할 수 있다. 또한 탕도 샤프트(50)가 흑연으로 제조되기 때문에, 흑연은 금속과의 분리성이 좋아 원심 주조를 한 후에 탕도 샤프트(50)에서 회전자(10)를 쉽게 분리할 수 있다.

이러한 탕도 샤프트(50)는 샤프트 몸체(51) 및 지지턱(55)을 포함한다.

샤프트 몸체(51)는 관형으로, 회전자 철심(11)의 회전축 삽입구멍(14)에 대응되게 외경을 갖는다. 샤프트 몸체(51)의 외주면에는 축 방향을 따라서 키 홈(57)이 형성되어 있다. 키 홈(57)에 키가 결합될 수 있다.

이때 키는 샤프트 몸체(51)에 결합된 형태로 제공되거나, 회전자 철심(11)의 회전축 삽입구멍(14)에 키 홈(57)에 대응되게 키가 형성되어 있을 수 있다. 키는 탕도 샤프트(50)를 축으로 회전자 철심(11)이 회전할 때 회전자 철심(11)을 안정적으로 고정하는 기능을 수행한다.

지지턱(55)은 샤프트 몸체(51)의 하단에서 외측으로 돌출되어 샤프트 몸체(51)에 삽입되는 회전자 철심(11)을 지지한다. 지지턱(55)은 회전자 철심(51)이 탑재되는 지지면(55a)에 연결되는 둘레면(55b)은 회전자 철심(11)에 형성될 제1 구조물(15)의 외측면에 대응되게 형성된다. 지지턱(55)과 하부 금형(40)의 제1 공간부(41)가 제1 구조물(15)이 형성될 수 있는 공간을 형성하고, 그 공간에 용융물이 충전되어 제1 구조물(15)을 형성한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 원심 주조 장치(100)를 이용한 회전자(10)의 제조 방법에 대해서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1에 도시된 회전자 철심(11)을 탕도 샤프트(50)에 삽입한다.

다음으로 탕도 샤프트(50)를 하부 금형(40)의 상부에 탑재시킨 상태에서, 상부 금형(60)을 하부 금형(40)에 체결 부재(93)로 체결하여, 하부 금형(40)과 상부 금형(60) 사이에 탕도 샤프트(50) 및 회전자 철심(11)을 압착하여 고정한다.

다음으로 하부 플레이트(21)와 상부 플레이트(23)를 연결 부재(91)를 매개로 고정하여 원심 주조 금형(30)을 고정한다.

그리고 구동모터를 통하여 플레이트(20), 원심 주조 금형(30) 및 용융물 공급 금형(70)을 회전시키면서, 상부 플레이트(23)에 결합된 용융물 공급 금형(70)의 용융물 공급로(71)를 통하여 회전자 철심(11)으로 용융물을 주입하여 원심 주조로 회전자(10)를 제조한다. 이때 용융물은 용융물 공급로(71)로 직렬로 연결된 용융로(80)를 통하여 공급된다. 즉 온도 센서(89)를 통하여 도가니(81)의 용융물의 온도가 원심 주조에 필요한 온도가 되면, 도가니(81)의 배출구(83a)를 막고 있는 개폐 로드(87)를 들어 도가니(81) 내의 용융물을 용융물 공급로(71)를 통하여 원심 주조 금형(30)으로 공급한다.

이때 용융물 공급로(71)로 공급된 용융물은 탕도 샤프트(50)의 탕도를 지나 하부 금형(40)의 제1 공간부(41)를 충전하여 제1 구조물(15)을 형성한다. 이어서 제1 공간부(41)를 통과한 용융물은 슬롯(13)을 충전하여 도체바(17)를 형성한다. 그리고 슬롯(13)을 통과한 용융물은 상부 금형(60)의 제2 공간부(61)를 충전하여 제2 구조물(16)을 형성한다. 즉 용융물은 탕도 샤프트(50)의 상부를 통하여 하부로 이동한 후, 다시 하부 금형(40), 회전자 철심(11) 및 상부 금형(60)을 통하여 상부로 이동하면서 회전자 철심(11)에 충전되어 회전자(10)를 제조한다.

한편 용융물이 탕도 샤프트(50), 하부 금형(40) 및 상부 금형(60)을 통해 이동하면서 밀어낸 가스는 상부 금형(60)의 가스 배출 구멍(65)의 소결 벤트(67)를 통해서 외부로 배출된다.

이와 같이 본 실시예에 따른 원심 주조 금형(30)에 소결 벤트(67)를 설치함으로써, 원심 주조 금형(30) 내에서 용융물은 배출시키지 않으면서 가스 만을 외부로 배출시킬 수 있다. 즉 소결 벤트(67)에는 미세한 직경의 관통된 벤트 홀(67b)이 다수개가 형성되어 있기 때문에, 원심 주조 시 원심 주조 금형(30) 내부의 가스를 외부로 원활히 배출시킬 수 있다. 이때 소결 벤트(67)를 통한 가스 배출 중에, 용융물은 표면 장력에 의하여 소결 벤트(67)의 벤트 홀(67b)을 통과하지 못하기 때문에, 가스만이 벤트 홀(67b)을 통하여 외부로 원활히 배출시킬 수 있다.

이와 같이 원심 주조 금형(30)에 소결 벤트(67)를 설치함으로써, 원심 주조 금형(30)에 용융물을 충전시키면서 원심 주로로 형성된 구조물, 즉 제1 구조물(15), 제2 구조물(16) 및 도체바(17)의 내부와 표면에 기공이 형성되는 문제를 해소할 수 있다. 이로 인해 회전자 철심(11)에 용융물이 전체적으로 균일하게 충전될 수 있도록 유도할 수 있기 때문에, 원심 주조로 회전자 철심(11)에 형성된 구조물에 기공이 형성되는 것을 억제할 수 있다.

한편 본 실시예에서는 회전자용 원심 주조 금형(30)으로 하부 금형(40)에서 상부 금형(60) 쪽으로 용융물이 주입되는 방식에 있어서는, 상부 금형(60)에 소결 벤트(67)가 설치되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 회전자용 원심 주조 금형으로 상부 금형에서 하부 금형 쪽으로 용융물이 주입되어 충전되는 방식에 있어서는 하부 금형의 하부에 소결 벤트가 설치될 수 있다.

그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 회전자 11 : 회전자 철심
12 : 회전자 철판 13 : 슬롯
14 : 회전축 삽입구멍 15 : 제1 구조물
16 : 제2 구조물 17 : 도체바
20 : 플레이트 30 : 원심 주조 금형
40 : 하부 금형 41 : 제1 공간부
50 : 탕도 샤프트 51 : 샤프트 몸체
53 : 탕도 55 : 지지턱
57 : 키 홈 60 : 상부 금형
61 : 제2 공간부 63 : 관통구멍
65 : 가스 배출 구멍 67 : 소결 벤트
67a : 벤트 몸체 67b : 벤트 홀
70 : 용융물 공급 금형 71 : 용융물 공급로
75 : 연결관 80 : 용융로
81 : 도가니 82 : 챔버
83 : 도가니 몸체 84 : 개방부
85 : 덮개 86 : 로드 작동기
87 : 개폐 로드 87a : 중공
88 : 불활성가스 공급부 89 : 온도 센서
90 : 프레임 91 : 연결 부재
93 : 체결 부재 95 : 구동축
100 : 원심 주조 장치

Claims (5)

1. 회전자 철심을 고정하며, 탕도를 통하여 고정된 회전자 철심에 용융물을 주입하면서 원심 주조를 수행하여 회전자를 주조하는 원심 주조 금형;
   상기 원심 주조 금형의 상부의 챔버 내에 설치되며, 용융 대상물을 용융시켜 용융물을 형성하고, 형성한 용융물을 배출구를 통하여 배출하되, 상기 배출구가 상기 원심 주조 금형의 탕도에 연결되는 용융로;
   를 포함하는 회전자용 원심 주조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 용융로는,
   하부에 배출구가 형성되며, 용융 대상물인 구리를 용융시켜 용융물을 형성하는 도가니;
   상기 도가니의 배출구를 개폐하여 도가니의 용융물을 상기 원심 주조 금형으로 주입하거나 차단하는 개폐 로드;
   상기 도가니 안으로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부; 및
   상기 도가니, 상기 개폐 로드 및 상기 불활성가스 공급부를 둘러싸며, 용융물과 공기의 접촉을 차단하여 용융물의 산화를 억제하는 상기 챔버;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자용 원심 주조 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 도가니는,
   하부에 배출구가 형성되며, 상부에 구리를 투입할 수 있는 개방부가 형성된 도가니 본체;
   상기 도가니 본체의 개방부를 개폐하는 덮개;를 포함하며,
   상기 개폐 로드는 상기 덮개를 관통하여 상기 도가니 본체의 내부에 설치되어 상기 배출구를 개폐하는 것을 특징으로 하는 회전자용 원심 주조 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 개폐 로드는 소재가 흑연이며, 내부에 공간이 형성된 중공형의 막대 형상인 것을 특징으로 하는 회전자용 원심 주조 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 도가니 내에 위치하는 상기 개폐 로드의 중공에 삽입 설치되며, 상기 도가니 내의 용융물의 온도를 감지하는 온도 센서;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자용 원심 주조 장치.

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