KR20200143856A

KR20200143856A - Rotor degassing system for induction motor

Info

Publication number: KR20200143856A
Application number: KR1020190071438A
Authority: KR
Inventors: 최세원; 김영찬; 강창석; 김유미
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-28
Also published as: KR102281078B1

Abstract

According to the present invention, a rotor degassing system for an induction motor comprises: a mold assembly which accommodates a rotor core, which is manufactured by piling up a plurality of plate-shaped iron cores, and which can be divided into an operation-side mold and a fixed-side mold; a molten metal injection unit formed on an end of one side of the mold assembly to have molten metal supplied to the rotor core injected; a gate which is placed on one end unit of the molten metal injection unit to introduce the introduced molten metal liquid into the mold assembly; one or more end unit forming units installed on a side unit of the mold assembly to form an end ring of the rotor core; and a vacuum valve installed on the operation-side mold. The present invention is able to operate a vacuum pump connected to the vacuum valve until the moment when the molten metal is injected into a cavity in the mold assembly, to remove gas existing in the mold assembly, and to reduce the porosity in the rotor core.

Description

Rotor degassing system for induction motor

본 발명은 가동측 금형 상에 진공 밸브를 설치하고, 금형 형폐 이후에 사출로드를 통해 알루미늄 용탕이 캐비티 내로 주입되는 순간까지 진공 펌프를 가동하여 금형 내에 존재하는 가스를 제거하는 회전자 금형 상의 가스 빼기 시스템에 관한 것이다.In the present invention, a vacuum valve is installed on the movable mold, and after the mold is closed, the vacuum pump is operated until the moment the molten aluminum is injected into the cavity through the injection rod to remove the gas present in the mold. It is about the system.

모터 또는 유도 전동기의 주요 구성은 중앙부 상에서 회전구동하는 회전자와 상기 회전자의 주위에 형성되는 고정자로 이루어져 있으며, 회전자의 중앙에는 샤프트가 삽입 장착될 수 있도록 홀이 형성되어 있고 다수의 얇은 규소강판의 적층으로 이루어진 회전자 코어가 적층된다.The main configuration of a motor or an induction motor consists of a rotor that rotates on the central part and a stator formed around the rotor, and a hole is formed in the center of the rotor so that the shaft can be inserted and mounted, and a number of thin silicon A rotor core made of a stack of steel sheets is stacked.

회전자는 도 1에 도시된 바와 같이 다수개의 슬롯(C2)이 형성된 철심(C1)이 다수개 적층되어 형성된 코어(C)를 소정의 금형에 장치한 후 용탕을 주입하여 용탕이 슬롯(C2)를 통과한 후 경화되어 도 2와 같은 회전자(R)를 형성한다.As shown in FIG. 1, the rotor installs a core C formed by stacking a plurality of iron cores C1 with a plurality of slots C2 in a predetermined mold, and then injects the molten metal into the slot C2. After passing through, it is hardened to form a rotor R as shown in FIG. 2.

상기 적층된 코어를 관통하는 다수의 회전자 바가 일정 원호상으로 다수 형성되고, 적층된 코어의 양단에는 상기 회전자 바의 끝단을 전기적으로 연결하여 하나의 회로를 구성하도록 하는 엔드링으로 구성되어 있다.A plurality of rotor bars passing through the stacked core are formed in a predetermined arc shape, and both ends of the stacked core are composed of end rings that electrically connect ends of the rotor bars to form a single circuit. .

종래에 회전자 바와 엔드링을 동으로 제조하였으나 동은 가격이 매우 고가인 재료이며 전기적인 특성은 알루미늄에 비하여 우수하지만 가격이 높은 단점을 가지고 있어서, 회전자 바와 엔드링을 알루미늄으로 제조하는 방법이 연구되어 사용되고 있다.Conventionally, the rotor bar and end ring were made of copper, but copper is a very expensive material, and its electrical properties are superior to aluminum, but it has a disadvantage of high price. It has been studied and used.

회전자 바를 형성하는 과정은 회전자 바의 형상으로 알루미늄을 다이캐스팅하고 회전자 바가 삽입되도록 적층된 코어 상에 형성되는 삽입홈 상에 강제로 끼워넣은 후에 상기 적층된 코어 양측 상에 엔드링을 형성하는 공정으로 이루어진다. 한편 상기의 공정은 작업이 복잡하며 비용이 많이 들고 제조된 엔드링 부분이 견고하지 않은 관계로 고속 회전시 파손되는 경우가 발생하는 문제점이 있다.The process of forming the rotor bar involves die casting aluminum in the shape of the rotor bar, forcibly inserting it into the insertion groove formed on the stacked core so that the rotor bar is inserted, and then forming end rings on both sides of the stacked core. It consists of a process. On the other hand, the above process is complicated and expensive, and the manufactured end ring portion is not sturdy, and thus there is a problem that it may be damaged during high speed rotation.

회전자를 주조하기 위한 종래의 기법으로는 원심 주조기를 이용한 원심 주조법, 수직형 주입 방법을 이용한 입형 고압 주조법, 수평형 주입 방식을 이용한 횡형 고압 주조법 등이 있다.Conventional techniques for casting a rotor include a centrifugal casting method using a centrifugal casting machine, a vertical high pressure casting method using a vertical injection method, and a horizontal high pressure casting method using a horizontal injection method.

원심 주조법을 이용한 회전자 제작법은 높은 충전율 및 뛰어난 효율을 나타내고 있으나 범용적으로 적용할 수 없는 문제점이 있고, 수직형 주입 방법을 이용하는 입형 고압 주조법은 용탕이 주입되는 인게이트가 한쪽에 편중되어 회전자에서 인게이트가 없는 부분에 기포가 고립되어 분포함에 따라 회전자의 불균형이 발생하여 진동 소음이 발생하고 효율 저하를 야기하는 문제점이 있고, 수평형 주입 방식을 이용한 횡형 고압 주조법은 저가의 장비를 사용하고 소모되는 알루미늄의 양이 적어 낮은 생산단가로 회전자를 제작할 수 있으나 다른 제작 방법에 비해 낮은 충전율을 갖는 문제점이 있다.The rotor manufacturing method using the centrifugal casting method shows a high filling rate and excellent efficiency, but has a problem that cannot be applied universally. As the air bubbles are isolated and distributed in the part where there is no ingate, there is a problem that vibration noise is generated and efficiency decreases due to the unbalance of the rotor, and the horizontal high pressure casting method using the horizontal injection method uses inexpensive equipment. Since the amount of aluminum used and consumed is small, the rotor can be manufactured at a low production cost, but there is a problem of having a lower filling rate compared to other manufacturing methods.

한편, 기존의 회전자 금형 상에서는 가스빼기 구조가 없어 주조 공정 중에 가스가 고립되므로 금형의 가장자리 부위에 형성되는 엔드링과 바 부위에 기포 결함이 심하는 문제점이 있다.On the other hand, since there is no gas venting structure on the existing rotor mold, gas is isolated during the casting process, so there is a problem in that there are severe bubble defects in the end rings and bars formed at the edge of the mold.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자 가동측 금형 상에 설치된 진공 밸브를 통해 알루미늄 용탕이 회전자 코어가 배치된 금형의 캐비티 내로 주입되는 순간까지 상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프를 가동하여 회전자 코어 내에 존재하는 가스를 제거함으로써 회전자 제품 내의 기공율 감소 및 회전자 바의 충전율 증가를 통해 회전자의 주조 품질을 향상하게 한 유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템을 제공하는 것을 핵심적인 특징으로 한다.It is an object of the present invention to solve the above problems by operating the vacuum pump connected to the vacuum valve until the moment when molten aluminum is injected into the cavity of the mold in which the rotor core is disposed through the vacuum valve installed on the movable mold. A key feature is to provide a rotor gas removal system for an induction motor that improves the casting quality of the rotor by reducing the porosity in the rotor product and increasing the filling rate of the rotor bar by removing the gas present in the core.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템은, 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 회전자 코어가 수용되며, 가동측 금형 및 고정측 금형으로 분리 가능한 금형 어셈블리; 상기 금형 어셈블리의 일측 끝부분에 형성되어 상기 회전자 코어로 공급되는 용탕이 주입되는 용탕 주입부; 상기 용탕 주입부의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 상기 금형 어셈블리 내부로 유입시키는 게이트; 상기 금형 어셈블리의 측부에 설치되어 상기 회전자 코어의 엔드링을 형성하는 하나 이상의 단부 형성부; 및 상기 가동측 금형 상에 설치된 진공 밸브;를 포함하고, 용탕이 상기 금형 어셈블리 내의 캐비티 내로 주입되는 순간까지 상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프를 가동하여 금형 어셈블리 내에 존재하는 가스를 제거하여 상기 회전자 코어 내의 기공율을 감소하게 한다.The rotor gas removal system for an induction motor according to the present invention for achieving the above object accommodates a rotor core manufactured by stacking a plurality of plate-shaped iron cores, and a mold assembly capable of being separated into a movable side mold and a fixed side mold ; A molten metal injection unit formed at one end of the mold assembly to inject molten metal supplied to the rotor core; A gate for introducing the molten liquid introduced at one end of the molten metal injection unit into the mold assembly; At least one end forming part installed on the side of the mold assembly to form an end ring of the rotor core; And a vacuum valve installed on the movable-side mold, wherein the vacuum pump connected to the vacuum valve is operated until the molten metal is injected into the cavity in the mold assembly to remove the gas present in the mold assembly, and the rotor core It causes the porosity of the inside to be reduced.

상기 진공 밸브는 상기 가동측 금형의 내측에 설치된 상태에서 상기 회전자 코어의 엔드링을 형성하는 단부 형성부의 내측 상으로 형폐 가능하게 한다.The vacuum valve enables mold closing on the inner side of the end forming portion forming the end ring of the rotor core in a state installed inside the movable mold.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.According to the present invention, all the objects of the present invention described above can be achieved.

본 발명인 유도전동기용 회전자 가스빼기 시스템은 가동측 금형 상에 설치된 진공 밸브를 통해 알루미늄 용탕이 회전자 코어가 배치된 금형의 캐비티 내로 주입되는 순간까지 상기 진공 밸브에 연결된 진공 펌프를 가동하여 회전자 코어 내에 존재하는 가스를 제거함으로써 회전자 제품 내의 기공율 감소 및 회전자 바의 충전율 증가를 통해 회전자의 주조 품질을 향상하게 한다.The rotor gas draining system for an induction motor of the present invention operates the vacuum pump connected to the vacuum valve until the moment when molten aluminum is injected into the cavity of the mold in which the rotor core is disposed through a vacuum valve installed on the movable side mold. By removing the gas present in the core, it is possible to improve the casting quality of the rotor by reducing the porosity in the rotor product and increasing the filling rate of the rotor bar.

도 1은 회전자의 코어를 도시한 일반적인 개념도이다.
도 2는 회전자 코어에 알루미늄 용탕을 주조 기법을 이용하여 상하 엔드링을 형성한 회전자를 도시한 일반적인 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 진공 밸브 실린더 벤팅 시스템을 나타내는 도면으로 캐비티 충전 시 진공 밸브가 열려 있는 구조를 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진공 밸브 실린더 벤팅 시스템을 나타내는 도면으로 캐비티 충전 후 진공 밸브가 닫혀 있는 구조를 도시한 개념도이다.1 is a general conceptual diagram showing a core of a rotor.
2 is a general conceptual diagram showing a rotor in which upper and lower end rings are formed by casting molten aluminum in a rotor core.
3 is a diagram illustrating a vacuum valve cylinder venting system according to an exemplary embodiment of the present invention, and is a conceptual diagram illustrating a structure in which the vacuum valve is opened when a cavity is filled.
4 is a diagram illustrating a vacuum valve cylinder venting system according to an embodiment of the present invention, and is a conceptual diagram illustrating a structure in which the vacuum valve is closed after filling a cavity.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회전자 가스빼기 시스템은 금형 어셈블리(100), 상기 금형 어셈블리(100) 내부로의 용탕 주입 전 금형 어셈블리(100) 내부의 공기와 혼입가스를 벤트시키는 진공 벤트 어셈블리(200) 및 외부에서 공급된 용탕을 상기 용탕 주입홀로 전달하는 주입용 게이트(410)와 금형 본체로 용탕이 흘러가는 용탕 주입핀(420)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the rotor gas evacuation system according to an embodiment of the present invention vents the air and mixed gas inside the mold assembly 100 before injection of the molten metal into the mold assembly 100 and the mold assembly 100. It includes a vacuum vent assembly 200 to allow, an injection gate 410 for transferring the molten metal supplied from the outside to the molten metal injection hole, and a molten metal injection pin 420 through which the molten metal flows to the mold body.

금형 어셈블리(100)는 회전자의 코어(C)가 삽입되고, 일측 면에는 상기 코어(C)로 용탕이 주입되는 용탕 주입홀과 상기 용탕 주입홀을 통해 주입된 용탕이 상기 코어(C)를 통과할 때 혼입되는 공기나 혼입가스가 배출되는 배출홀이 형성된다. In the mold assembly 100, a core (C) of the rotor is inserted, and a molten metal injection hole through which the molten metal is injected into the core (C) and the molten metal injected through the molten metal injection hole form the core (C) on one side. A discharge hole through which air or gas mixed when passing through is discharged is formed.

상기 금형 어셈블리(100)는 코어(C)가 삽입되는 중공의 원통형상인 금형 본체(102), 금형 본체(102)의 일측에 설치되어 회전자의 일측면을 형성하는데 사용되는 제1 단부 형성부(104) 및 상기 금형 본체(102)의 타측에 설치되어 회전자의 타측면을 형성하는데 사용되는 제2 단부 형성부(106)를 포함한다. The mold assembly 100 is a hollow cylindrical mold body 102 in which the core C is inserted, and a first end forming part (which is installed on one side of the mold body 102) and used to form one side of the rotor ( 104) and a second end forming portion 106 installed on the other side of the mold body 102 and used to form the other side of the rotor.

이때, 상기 제1 단부 형성부(104)는 금형 본체(102)의 일측을 밀봉하면서 코어(C)의 일측면에 밀착되고, 밀착부분에 일정 공간을 갖도록 구성할 경우 회전자의 제1 엔드링을 형성한다. 여기에서, 제1 엔드링은 하부 엔드링을 의미한다.At this time, when the first end forming part 104 is in close contact with one side of the core (C) while sealing one side of the mold main body 102, and is configured to have a certain space in the contact part, the first end ring of the rotor To form. Here, the first end ring means a lower end ring.

그리고, 상기 제2 단부 형성부(106)는 금형 본체(102)의 타측을 밀봉하면서 코어(C)의 타측면에 밀착되고, 밀착부분에 일정 공간을 갖도록 구성할 경우 회전자의 제2 엔드링을 형성한다. 여기에서, 제2 엔드링은 상부 엔드링을 의미한다.In addition, when the second end forming part 106 is in close contact with the other side of the core C while sealing the other side of the mold body 102, and is configured to have a certain space in the contact part, the second end ring of the rotor To form. Here, the second end ring means an upper end ring.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 금형 어셈블리(100) 내부의 벤트는 진공펌프(도시하지 않음)에 의해 이루어진다. 여기서, 진공펌프의 벤트라인은 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210) 사이의 벤트홀에 의해 형성된다. Meanwhile, the vent inside the mold assembly 100 according to an embodiment of the present invention is made by a vacuum pump (not shown). Here, the vent line of the vacuum pump is formed by a vent hole between the second end forming part 106 and the vacuum valve cylinder 210.

따라서, 진공펌프에 의한 벤트는 금형 어셈블리(100)의 내부로 용탕이 주입되기 전, 즉 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210)가 서로 간에 밀착되지 않은 상태에서 이루어지고, 용탕이 주입됨에 따라 진공 벤트부 어셈블리(200)의 구동부(220)가 작동하여 진공 벨브 실리더(210)를 제2 단부 형성부(106) 방향으로 이동시켜 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210) 사이의 베트홀을 막은 상태에서는 이루어지지 않는다. Therefore, the vent by the vacuum pump is performed before the molten metal is injected into the mold assembly 100, that is, in a state in which the second end forming part 106 and the vacuum valve cylinder 210 are not in close contact with each other. As this is injected, the driving unit 220 of the vacuum vent assembly 200 is operated to move the vacuum valve cylinder 210 in the direction of the second end forming unit 106, thereby forming the second end forming unit 106 and the vacuum valve. It is not made in the state where the bet hole between the cylinders 210 is blocked.

즉, 본 발명은 금형 어셈블리(100)의 내부로 용탕이 주입되기 전에 내부에 있는 공비 및 혼입가스를 벤트시키고, 용탕 주입 시점에서 진공 밸브 실린더(210)를 작동시켜 주조가 가능한 형태로 각 구성요소를 밀착시킨 것이다. In other words, the present invention vents the azeotrope and mixed gas inside the mold assembly 100 before the molten metal is injected, and operates the vacuum valve cylinder 210 at the time of injection of the molten metal to enable casting. It is a close contact.

상기 진공 밸브 실린더(210)는 외부에서 공급된 용탕이 상기 금형 어셈블리(100)로 용탕이 공급될 때 배출홀을 열어 상기 금형 어셈블리(100) 내의 공기 및 혼입가스를 진공 벤트부 어셈블리(200)로 전달한다. When the molten metal supplied from the outside is supplied to the mold assembly 100, the vacuum valve cylinder 210 opens a discharge hole to transfer air and mixed gas in the mold assembly 100 to the vacuum vent assembly 200. Deliver.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시 예에 따른 회전자 가스빼기 시스템을 이용하여 회전자를 주조하는 방법을 설명하면 다음과 같다. A method of casting a rotor using a rotor gas draining system according to an embodiment of the present invention having such a configuration will be described as follows.

금형 어셈블리(100)의 내부로 용탕이 주입되기 전 코어(C) 중앙의 관통홀 및 금형 본체(102)와 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210) 사이의 틈새로 이어지는 벤트 라인을 통해 진공펌프로 공기를 벤트시킨다. Before the molten metal is injected into the mold assembly 100, a through-hole in the center of the core C and a vent line leading to a gap between the mold body 102 and the second end forming part 106 and the vacuum valve cylinder 210 Air is vented through a vacuum pump.

이후, 런너(400)로 용탕이 공급되는 용탕 공급신호가 진공 벤트부 어셈블리(200)에 공급되면, 용탕 공급신호에 따라 구동부(220)가 진공 밸브 실린더(210)를 작동시켜 제2 단부 형성부(106)과 진공 밸브 실린더(210) 사이의 벤트홀을 막게 된다.Thereafter, when the molten metal supply signal for supplying the molten metal to the runner 400 is supplied to the vacuum vent assembly 200, the driving unit 220 operates the vacuum valve cylinder 210 according to the molten metal supply signal to form a second end portion. The vent hole between 106 and the vacuum valve cylinder 210 is blocked.

이와 같이, 금형 본체(102)의 타측 면에 제2 단부 형성부(106)와 진공 밸브 실린더(210)가 밀착되어 금형 본체(102)의 타측 부분을 밀봉시키면, 용탕 공급신호에 따라 외부에서 런너(400)의 주입용 게이트(410)로 용탕이 공급되고, 상기 주입용 게이트(410)에 공급된 용탕은 용탕 주입핀(412) 및 용탕 주입홀을 거쳐 금형 본체(102)에 충전되면서 상부 엔드링과 하부 엔드링을 형성하게 된다. In this way, when the second end forming part 106 and the vacuum valve cylinder 210 are in close contact with the other side of the mold body 102 to seal the other side of the mold body 102, the runner from the outside according to the molten metal supply signal The molten metal is supplied to the injection gate 410 of 400, and the molten metal supplied to the injection gate 410 is filled in the mold body 102 through the molten metal injection pin 412 and the molten metal injection hole, A ring and a lower end ring are formed.

상기와 같이, 금형 본체(102)에 용탕이 충전될 때 금형 본체(102) 내부의 공기 및 혼입가스는 진공 벤트라인을 통해 진공펌프로 벤트된다.As described above, when the molten metal is filled in the mold main body 102, air and mixed gas inside the mold main body 102 are vented by a vacuum pump through the vacuum vent line.

이와 같이, 본 발명은 금형 본체(102)에 용탕이 충전되는 용탕 충전 공정에서 금형 본체(102) 내부 및 혼입가스가 상기 진공 밸브 실린더(210)와 제2 단부 형성부(106) 사이의 벤트라인을 통해 외부로 벤트되기 때문에 주조 결혐을 방지 할 수 있어 회전자의 주조 품질을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the present invention provides a vent line between the inside of the mold body 102 and the mixed gas between the vacuum valve cylinder 210 and the second end forming part 106 in the molten metal filling process in which the mold body 102 is filled with molten metal. Because it is vented to the outside through the tube, casting crystals can be prevented, and the casting quality of the rotor can be improved.

다시 말해, 종래에는 금형 본체(102) 내부 및 혼입가스를 벤트하는 구조가 없어 기공에 의한 주조 결함이 발생되나, 본원 발명은 용탕이 주입될 때 진공 밸브 실린더(210)와 제2 단부 형성부(106) 사이의 벤트라인을 통해 벤트되기 때문에 기공에 의한 주조 결함을 방지할 수 있어 회전자의 주조 품질을 향상시킬 수 있게 된다. In other words, in the prior art, there is no structure for venting the inside of the mold body 102 and the mixed gas, resulting in a casting defect due to pores, but the present invention relates to the vacuum valve cylinder 210 and the second end forming part ( 106) Since it is vented through the vent line between, it is possible to prevent casting defects due to pores, thereby improving the casting quality of the rotor.

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.Although the present invention has been described through the above embodiments, the present invention is not limited thereto. The above embodiments may be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present invention, and those skilled in the art will recognize that such modifications and changes also belong to the present invention.

100 : 금형 어셈블리
102 : 금형 본체
104 : 제1 단부 형성부
106 : 제2 단부 형성부
200 : 진공 벤트 어셈블리
210 : 진공 밸브 실린더
220 : 구동부
400 : 런너
410 : 주입용 게이트
420 : 용탕 주입핀100: mold assembly
102: mold body
104: first end forming portion
106: second end forming portion
200: vacuum vent assembly
210: vacuum valve cylinder
220: drive unit
400: runner
410: injection gate
420: molten metal injection pin

Claims

A mold assembly that accommodates a rotor core manufactured by stacking a plurality of plate-shaped iron cores, and is separable into a movable mold and a fixed mold;
A molten metal injection unit formed at one end of the mold assembly to inject molten metal supplied to the rotor core;
A gate for introducing the molten liquid introduced at one end of the molten metal injection unit into the mold assembly;
At least one end forming part installed on the side of the mold assembly to form an end ring of the rotor core; And
Includes; a vacuum valve installed on the movable side mold,
To reduce the porosity in the rotor core by removing gas present in the mold assembly by operating the vacuum pump connected to the vacuum valve until the molten metal is injected into the cavity in the mold assembly,
Rotor gas draining system for induction motors.

The vacuum valve is mold-closable onto the inner side of the end forming portion forming the end ring of the rotor core in a state installed inside the movable mold,
Rotor gas draining system for induction motors.