KR20200067445A - 강판 적층 코어로의 용탕 침투현상을 방지하기 위한 회전자용 고압주조 금형 - Google Patents

강판 적층 코어로의 용탕 침투현상을 방지하기 위한 회전자용 고압주조 금형 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 강판 적층 코어로의 용탕 침투현상을 방지하기 위한 회전자용 고압주조 금형은, 다수개의 슬롯이 형성된 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 강판 적층 코어(120)가 수용되는 중심 금형(100); 상기 중심 금형(100)의 일측 끝부분에 형성되어 상기 강판 적층 코어(120)로 공급되는 알루미늄 용탕이 주입되는 고정부 금형(200); 상기 중심 금형(100)의 타측 끝부분에 형성되는 가동부 금형(300); 상기 고정부 금형(200)의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 상기 중심 금형(100) 내부로 유입시키는 게이트; 상기 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제1 엔드링을 형성하는 제1 단부 형성부(400); 상기 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제2 엔드링을 형성하는 제2 단부 형성부(500); 및 상기 제2 단부 형성부(500) 내에 배치된 상태에서 적층된 강판 적층 코어(120)의 상단부를 가압하여 적층 두께를 균일하게 하는 유압 실린더 모듈(600);을 포함하고, 이를 통해 강판 적층 코어(120)의 눌림 현상 방지 및 강판 적층 코어(120) 사이에 알루미늄 버어의 발생을 방지한다.

Description

강판 적층 코어로의 용탕 침투현상을 방지하기 위한 회전자용 고압주조 금형{High-pressure casting mold for rotor to prevent penetration of molten steel into steel plate laminated core}
본 발명은 강판 적층 코어로의 용탕 침투현상을 방지하기 위한 회전자용 고압주조 금형에 대한 것으로서, 구체적으로는 금형의 형폐 시에 유압 실린더로 회전자 Si 강판 적층 코어의 상단부를 눌러 적층 두께가 균일하게 되도록 만들어 강판의 눌림 현상을 방지함과 동시에 강판 사이에 알루미늄 버어가 발생하지 않는 기술에 관한 것이다.
주조는 주물을 만들기 위하여 실시되는 작업으로 주물의 설계, 주조 방안의 작성, 모형의 작성, 용해 및 주입, 제품으로의 끝손질의 순서로 진행된다.
제조하고자 하는 제품에 대한 주조 방법은 주형을 어떻게 설계하여 조합할 것인가가 중요한 문제인데, 원칙적으로는 코어를 가급적 사용하지 않고 되도록 전체를 2분할하여 고안하는 것이 바람직하며, 제품 상에 기포, 개재물의 혼입, 응고시의 부피 감소로 인한 균열 발생, 유동성 부족으로 용탕이 구석구석까지 돌아가지 못하여 발생하는 부분적인 결함 등이 방지되도록 고안되어야 한다. 주형의 재료로서는 모래, 금속 등이 있는데, 제품의 제조 개수의 다소, 요구되는 치수정밀도, 제품의 모양 등을 고려하여 적당히 선정하게 된다.
종래에 회전 전동기 내지 발전기를 구성하는 회전자 내의 도체는 종형 또는 횡형의 다이캐스트기에 의해 알루미늄 용탕을 주입하여 형성한다.
전동기는 모터 하우징이나 프레임 등에 고정 설치되는 고정자와 고정자의 내부에 회전 가능하도록 위치하는 회전자를 포함해서 구성되고, 상기 회전자는 다수개의 타발 작업된 원형 강판 철심에 형성된 강판 중심홀의 외주 면 내측에 형성된 다수개의 슬롯 내부에 결합되는 다수개의 도체바와 도체바의 양단 측에서 일체로 결합하는 엔드링을 포함해서 구성한다.
종래의 유도 전동기를 구성하는 회전자는 다수개의 타발된 판상의 철심을 적층해서 다수개의 슬롯이 형성된 강판 적층 코어를 제조하고, 상기와 같이 제조된 회전자 적층 코어를 다이캐스팅(Die-Casting) 작업을 통해서 용융된 알루미늄을 회전자 적층 코어의 각 슬롯에 충진시켜서 도체바를 형성한다.
상기한 도체바의 상하 측으로 연결된 엔드링을 형성하여 최종적인 회전자 부품을 구성한다. 한편, 기존의 회전자 부품의 주조 방식은 금형 코어에 의한 강판 눌림 현상 및 주조 공정 중 알루미늄이 강판 사이에 침투하는 버어 결함을 발생한다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0422043호 "모터용 코어 제조방법" (2004.03.11.) 대한민국 등록특허공보 제10-0861077호 "모터회전자용 다이캐스트 장치" (2008.09.30.)
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자 금형의 형폐 시에 유압 실린더로 회전자 Si 강판 적층 코어의 상단부를 눌러 적층 두께가 균일하게 되도록 만들어 강판 적층 코어의 눌림 현상을 방지함과 동시에 강판 적층 코어를 구성하는 복수의 강판 사이에 알루미늄 버어가 발생하지 않는 기술적 특징을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강판 적층 코어로의 용탕 침투현상을 방지하기 위한 회전자용 고압주조 금형은, 다수개의 슬롯이 형성된 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 강판 적층 코어(120)가 수용되는 중심 금형(100); 상기 중심 금형(100)의 일측 끝부분에 형성되어 상기 강판 적층 코어(120)로 공급되는 알루미늄 용탕이 주입되는 고정부 금형(200); 상기 중심 금형(100)의 타측 끝부분에 형성되는 가동부 금형(300); 상기 고정부 금형(200)의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 상기 중심 금형(100) 내부로 유입시키는 게이트; 상기 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제1 엔드링을 형성하는 제1 단부 형성부(400); 상기 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제2 엔드링을 형성하는 제2 단부 형성부(500); 및 상기 제2 단부 형성부(500) 내에 배치된 상태에서 적층된 강판 적층 코어(120)의 상단부를 가압하여 적층 두께를 균일하게 하는 유압 실린더 모듈(600);을 포함하고, 이를 통해 강판 적층 코어(120)의 눌림 현상 방지 및 강판 적층 코어(120) 사이에 알루미늄 버어의 발생을 방지한다.
상기 유압 실린더 모듈(600)은 유압 실린더 및 상기 유압 실린더의 구동력을 기반으로 전후방으로 이동 가능하게 결합되는 유압 피스톤을 포함한다.
상기 중심 금형(100)은 상기 강판 적층 코어(120)가 내장되는 중심 금형 관통구(110)가 형성되고, 상기 중심 금형 관통구(110) 상에서 강판 적층 코어(120)의 측단 상으로 엔드링 코어(130)가 배치되고, 상기 엔드링 코어(130)는 강판 적층 코어(120)를 둘러싸는 형태로 중심 금형 관통구(110) 상에 배치되는 중공 원통 형상의 코어링, 강판 적층 코어(120)의 측단에 인접 배치되는 것과 동시에 상기 코어링의 내면 상에서 이동가능하게 배치되는 하부 코어 및 강판 적층 코어(120)의 측단에 이격 배치되는 것과 동시에 상기 중심 금형 관통구(110)의 내면 상에서 이동가능하게 배치되는 하부 분할 코어를 포함한다.
상기 유압 실린더 모듈(600)은, 상기 유압 피스톤, 상기 유압 피스톤에 직접 대면하는 하부 분할 코어, 상기 하부 분할 코어에 직접 대면하는 하부 코어가 순차적으로 상기 중심 금형 관통구(110)를 따라 이동하는 구조를 통해서 결과적으로 강판 적층 코어(120)를 가압한다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.
본 발명은 금형의 형폐 시에 유압 실린더로 회전자 Si 강판 적층 코어의 상단부를 눌러 적층 두께가 균일하게 되도록 만들어 강판의 눌림 현상을 방지함과 동시에 강판 사이에 알루미늄 버어가 발생하지 않게 한다.
본 발명은 강판 코어 간의 인터락킹(interlocking)으로 강판 외곽부 벌어짐 현상을 제어함으로써 강판 두께의 균일화 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 회전자용 고압주조 금형의 전체적인 구성을 보이는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 회전자용 고압주조 금형의 조립 상태에서의 정면도이다.
도 3은 도 2의 회전자용 고압주조 금형에서 A-A에 따른 단면을 보인다.
도 4는 도 2의 회전자용 고압주조 금형에서 B-B에 따른 단면을 보인다.
도 5는 본 발명의 회전자용 고압주조 금형의 형폐 시에 유압 실린더 모듈을 통해 강판 적층 코어의 측면을 가압하는 과정을 보이는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 강판 적층 코어로의 용탕 침투현상을 방지하기 위한 회전자용 고압주조 금형은, 다수개의 슬롯이 형성된 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 강판 적층 코어(120)가 수용되는 중심 금형(100); 상기 중심 금형(100)의 일측 끝부분에 형성되어 상기 강판 적층 코어(120)로 공급되는 알루미늄 용탕이 주입되는 고정부 금형(200); 상기 중심 금형(100)의 타측 끝부분에 형성되는 가동부 금형(300); 상기 고정부 금형(200)의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 상기 중심 금형(100) 내부로 유입시키는 게이트(미도시); 상기 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제1 엔드링을 형성하는 제1 단부 형성부(400); 상기 중심 금형(100)의 타측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제2 엔드링을 형성하는 제2 단부 형성부(500); 및 상기 제2 단부 형성부(500) 내에 배치된 상태에서 적층된 강판 적층 코어(120)의 단부를 가압하여 적층된 강판 적층 코어(120) 간의 적층 두께를 균일하게 하는 유압 실린더 모듈(600);을 포함한다. 회전자용 고압주조 금형은 이를 통해 강판 적층 코어(120)의 눌림 현상 방지 및 강판 적층 코어(120) 사이에 알루미늄 버어의 발생을 방지한다.
중심 금형(100)은 중심 코어(110)에 의해 유지된 강판 적층 코어(120)를 내부에 수납하는 철심유지금형으써 단일한 부재로 구성되어 있다.
상기 중심 금형(100)은 강판 적층 코어(120)가 내장되는 중심 금형 관통구(110)가 형성되는데, 상기 중심 금형 관통구(110) 상에서 강판 적층 코어(120)의 측단 상으로 엔드링 코어(130)가 배치된다.
상기 엔드링 코어(130)는 강판 적층 코어(120)를 둘러싸는 형태로 중심 금형 관통구(110) 상에 배치되는 중공 원통 형상의 코어링(131), 강판 적층 코어(120)의 측단에 인접 배치되는 것과 동시에 코어링(131)의 내면 상에서 이동가능하게 배치되는 하부 코어(133) 및 강판 적층 코어(120)의 측단에 이격 배치되는 것과 동시에 중심 금형 관통구(110)의 내면 상에서 이동가능하게 배치되는 하부 분할 코어(135)를 포함한다.
고정부 금형(200)에는 용탕 투입구가 형성된 사출 슬리브(210)가 고정 설치되어 있다. 사출 슬리브의 내부에는 도시하지 않은 사출실린더 로드에 커플링을 개재하여 연결된 플런저 로드와 그 끝에 고착된 플런저팁이 미끄럼 가능하게 끼워 넣어져 있다. 고정부 금형(200)에는 사출 슬리브에 연통된 상태에서 환상홈이 형성된 런너 스트리퍼(220)가 배치된다.
중심 금형(100)의 일측에는 제1 단부 형성부(400)가 배치되고, 타측에는 제2 단부 형성부(500)이 접촉해서 배치되어 있으며, 제2 단부 형성부(500)와 중심 금형(100)은 볼트에 의해 서로 고정되어 있다.
제1 단부 형성부(400)는 중심 금형(100)의 일측을 밀봉하면서 강판 적층 코어(120)의 일측면에 밀착되고, 밀착부분에 일정 공간을 갖도록 구성할 경우 회전자의 제1 엔드링(즉, 하부 엔드링)을 형성한다.
제1 단부 형성부(400)는 고정부 금형(200)에 고정된 고정 금형이며 그 내부에는 런너 스트리퍼 끝단의 개구부와 연통하는 런너 코어가 결합되어 있다. 제1 단부 형성부(400)는 엔드링 성형용의 환상홈이 형성되어 있고, 상기 환상홈의 꼭지부는 원뿔모양 용탕통로의 선단부와 접속연통하고 있다.
제1 단부 형성부(400)에는 강판 적층 코어(120) 내에 형성되어 도체 부분을 성형하기 위한 슬롯과 통하는 엔드링 성형용의 환상홈이 형성되어 있고 이 환상홈의 꼭지부는 원뿔모양 용탕통로의 선단부와 접속되고, 그 접속부분은 핀게이트(PG)를 구성하고 있다. 상기 핀게이트(PG)의 단면은 직경 1∼수㎜ 정도로 형성되어 있고, 성형후의 형열림 동작에 따라 이 핀게이트(PG)부분이 절단되도록 되어 있다.
제2 단부 형성부(500)는 중심 금형(100)의 타측을 밀봉하면서 강판 적층 코어(120)의 타측면에 밀착되고, 밀착부분에 일정 공간을 갖도록 구성할 경우 회전자의 제2 엔드링(즉, 상부 엔드링)을 형성한다.
제2 단부 형성부(500)에 있어서도 제1 단부 형성부(400)와 마찬가지로 원뿔모양 용탕통로, 핀게이트(PG), 엔드링용의 환상홈과 동일한 구성이 형성되어 있다.
가동부 금형(300)은 제2 단부 형성부(500)에 고정 설치된 이동 금형이며, 상기 가동부 금형(300)에는 환상홈이 형성되어, 이 환상홈과 동심 원주상의 여러 곳에 있어서 원뿔모양 용탕통로의 저부와 통하도록 되어 있다.
가동부 금형(300)에는 압출판(310)에 부착한 압출핀(320)이 설치되어 있어, 강판 적층 코어(120) 측으로 힘을 가하도록 되어 있다. 가동부 금형(300)은 스페이서 블럭(330)을 통해 제2 단부 형성부(500)와 일정한 이격 거리를 유지한다.
가동부 금형(300)의 압출핀은 성형 후의 강판 적층 코어(120)를 중심 금형(100)에서부터 배출하기 위한 압출 로드이다.
유압 실린더 모듈(600)은 유압 실린더(610) 및 유압 실린더(610)의 구동력을 기반으로 전후방으로 이동 가능하게 결합되는 유압 피스톤(620)을 포함한다.
유압 실린더의 작동 신호에 따라 전후방으로 이동하는 유압 피스톤은 하부 분할 코어 및 하부 코어를 가압하는 과정을 통해 강판 적층 코어(120)의 측단을 소정의 힘으로 눌러주는 기능을 한다. 즉, 유압 피스톤, 유압 피스톤에 직접 대면하는 하부 분할 코어, 하부 분할 코어에 직접 대면하는 하부 코어가 순차적으로 중심 금형 관통구(110)를 따라 이동하는 구조를 통해서 결과적으로 강판 적층 코어(120)를 가압하는 기능을 한다.
이를 통해, 회전자용 고압주조 금형의 형폐 시에 유압 실린더 모듈(600)을 통해 회전자 Si 강판 적층 코어(120)의 측면을 가압하여 적층 두께를 균일하게 되도록 만들어 강판의 눌림 현상을 방지함과 동시에 강판 사이에 알루미늄 버어가 발생하지 않게 하는 것과 동시에 강판 코어 간의 인터락킹으로 강판 외곽부 벌어짐 현상을 제어하여 강판 두께의 균일화 효과를 가져오게 한다.
이하, 회전자용 고압주조 금형을 통해 강판 적층 코어를 제조하는 과정을 설명한다.
금형이 열린 상태에서 중심 금형(100)의 내주부에 중심 코어에 의해 유지한 강판 적층 코어(120)를 삽입하고, 사출충전공정을 기다린다. 이어서 사출슬리브 내에 용탕이 투입되면 플런저팁이 천천히 왼쪽 방향으로 이동한다.
용탕은 슬리브, 런너 스트리퍼 및 런너코어에서부터 환상홈, 원뿔모양 용탕통로, 핀게이트(PG)를 지나서 엔드링용의 환상홈에 도달하고, 다시 강판 적층 코어(120)의 각 슬롯 내를 진행한다. 이어서, 용탕이 고화한 시점이 되면, 가동부 금형(300)은 이동을 개시한다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 중심 금형
200 : 고정부 금형
300 : 가동부 금형
400 : 제1 단부 형성부
500 : 제2 단부 형성부
600 : 유압 실린더 모듈

Claims (4)

  1. 다수개의 슬롯이 형성된 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 강판 적층 코어(120)가 수용되는 중심 금형(100);
    상기 중심 금형(100)의 일측 끝부분에 형성되어 상기 강판 적층 코어(120)로 공급되는 알루미늄 용탕이 주입되는 고정부 금형(200);
    상기 중심 금형(100)의 타측 끝부분에 형성되는 가동부 금형(300);
    상기 고정부 금형(200)의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 상기 중심 금형(100) 내부로 유입시키는 게이트;
    상기 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제1 엔드링을 형성하는 제1 단부 형성부(400);
    상기 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제2 엔드링을 형성하는 제2 단부 형성부(500); 및
    상기 제2 단부 형성부(500) 내에 배치된 상태에서 적층된 강판 적층 코어(120)의 상단부를 가압하여 적층 두께를 균일하게 하는 유압 실린더 모듈(600);을 포함하고,
    이를 통해 강판 적층 코어(120)의 눌림 현상 방지 및 강판 적층 코어(120) 사이에 알루미늄 버어의 발생을 방지하는, 회전자용 고압주조 금형.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 실린더 모듈(600)은 유압 실린더 및 상기 유압 실린더의 구동력을 기반으로 전후방으로 이동 가능하게 결합되는 유압 피스톤을 포함하는,
    회전자용 고압주조 금형.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중심 금형(100)은 상기 강판 적층 코어(120)가 내장되는 중심 금형 관통구(110)가 형성되고, 상기 중심 금형 관통구(110) 상에서 강판 적층 코어(120)의 측단 상으로 엔드링 코어(130)가 배치되고,
    상기 엔드링 코어(130)는 강판 적층 코어(120)를 둘러싸는 형태로 중심 금형 관통구(110) 상에 배치되는 중공 원통 형상의 코어링, 강판 적층 코어(120)의 측단에 인접 배치되는 것과 동시에 상기 코어링의 내면 상에서 이동가능하게 배치되는 하부 코어 및 강판 적층 코어(120)의 측단에 이격 배치되는 것과 동시에 상기 중심 금형 관통구(110)의 내면 상에서 이동가능하게 배치되는 하부 분할 코어를 포함하는,
    회전자용 고압주조 금형.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유압 실린더 모듈(600)은, 상기 유압 피스톤, 상기 유압 피스톤에 직접 대면하는 하부 분할 코어, 상기 하부 분할 코어에 직접 대면하는 하부 코어가 순차적으로 상기 중심 금형 관통구(110)를 따라 이동하는 구조를 통해서 결과적으로 강판 적층 코어(120)를 가압하는,
    회전자용 고압주조 금형.
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