KR20210019808A - 엔드링 성형부 상에 벤트 구조를 채용한 회전자용 고압주조 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 최종 충전부인 엔드링 성형부 상에 벤트 구조를 채용한 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 엔드링 성형부(130); 및 상기 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제2 엔드링을 형성하는 제2 엔드링 성형부(500);를 포함하고, 상기 제2 엔드링 성형부(500)는 다분할 형태의 금형 형상으로 제작된 상태에서, 상기 강판 적층 코어(120)의 주조 공정 중에 발생할 수 있는 기포를 제거할 수 있는 벤팅 구조가 형성된다.

Description

엔드링 성형부 상에 벤트 구조를 채용한 회전자용 고압주조 금형{High-pressure casting mold for rotor with vent structure on endring forming part}

본 발명은 엔드링 성형부 상에 벤트 구조를 채용한 회전자용 고압주조 금형에 대한 것으로서, 구체적으로는 회전자의 엔드링을 형성하도록 기능하는 금형의 엔드링 성형부를 다분할 또는 벤트 홀형 금형으로 제작한 회전자용 고압주조 금형 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.

종래에 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. 즉, 상기 기존의 주조법들은 금형 내부의 공기 및 혼입 가스를 용탕의 최종 충전부에 설치된 오버플로우 및 벤트 홀을 통해 제거하는 내용을 기술한다.

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.

한편, 회전자 금형 상에서는 최종 충전부가 금형 분할면에 위치하지 않아, 최종 충전부에 오버플로우 및 가스빼기 구조의 설치가 곤란하여 종래의 벤트 구조는 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 주조 공정 중에 가스가 고립되므로 금형의 가장자리 부위에 형성되는 엔드링과 바 부위에 기포 결함이 심하다는 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 회전자의 성형 과정 중에서 회전자의 엔드링을 형성하기 위하여 공급되는 용탕의 최종 충전을 통해 기능하는 최종 충전 금형을 다분할 또는 벤트 홀형 금형으로 제작함으로써 엔드링 성형부가 금형 분할면 상에 위치하지 않은 상태에서도 기포 제거를 용이하게 할 수 있게 회전자용 고압주조 금형의 기술적 특징을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 최종 충전부인 엔드링 성형부 상에 벤트 구조를 채용한 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 엔드링 성형부(130); 및 상기 중심 금형(100)의 타측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제2 엔드링을 형성하는 제2 엔드링 성형부(500);를 포함하고, 상기 제2 엔드링 성형부(500)는 다분할 형태의 금형 형상으로 제작된 상태에서, 상기 강판 적층 코어(120)의 주조 공정 중에 발생할 수 있는 기포를 제거할 수 있는 벤팅 구조가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제2 엔드링 성형부(500)는 균등 분할형, 불균등 분할형, 벤트 홀형 또는 2가지 방법의 혼합형을 갖는다.

상기 제2 엔드링 성형부(500)에 0.5~50㎛의 벤트 홈 또는 벤트 홀을 갖는다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 최종 충전부인 엔드링 성형부 상에 벤트 구조를 채용한 회전자용 고압주조 금형은, 회전자의 성형 과정 중에서 용탕의 최종 충전을 통해 형성되는 회전자의 엔드링을 형성하도록 기능하는 엔드링 성형부를 다분할 또는 벤트 홀형 금형으로 제작함으로써 엔드링 성형부가 금형 분할면 상에 위치하지 않아도 기포 제거를 용이하게 한다.

본 발명은 직경 0.5~50 ㎛ 크기의 벤트 홈을 갖는 분할 금형 또는 벤트 홀을 갖는 금형을 회전자의 엔드링 성형 금형 상에 배치한 상태에서, 엔드링 성형 금형 내의 공기는 배출시키는 반면에 공급된 알루미늄 용탕은 미통과하게 한 상태에서, 엔드링 성형 금형에 연통된 외부 벤트 홀을 통해 금형 밖으로 캐비티 내 공기를 배출시키게 한다.

본 발명은 회전자의 주조 공정 중에 엔드링 성형 금형 내의 기포 제거를 용이하게 하여 주조 결함이 적은 회전자 제작을 가능하게 한다.

본 발명은 엔드링 성형 금형을 균등 분할형, 불균등 분할형, 벤트 홀형으로 설치하여 최종 충전부가 금형 분할면에 위치하지 않아도 벤트를 가능하게 한다.

즉, 본 발명은 최종 충전부인 엔드링 성형부 상에 오버플로우부가 없는 벤트 구조를 이루게 함으로써 제품 취출을 용이하게 하고, 회전자의 주조 공정 중에 발생할 수 있는 기포의 제거를 용이하게 하여 회전자의 주조 품질을 향상한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 최종 충전부인 엔드링 성형부 상에 벤트 구조를 채용한 회전자용 고압주조 금형의 전체적인 구성을 보인다.
도 2는 도 1의 회전자용 고압주조 금형을 간략화한 개념도이다.
도 3은 회전자용 고압주조 금형을 구성하는 엔드링 성형부의 다양한 실시예를 보인다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 엔드링 성형부 상에 벤트 구조를 채용한 회전자용 고압주조 금형은, 다수개의 슬롯이 형성된 판상의 철심을 복수개 적층하여 제조된 강판 적층 코어(120)가 수용되는 중심 금형(100), 중심 금형(100)의 일측 끝부분에 형성되어 강판 적층 코어(120)로 공급되는 알루미늄 용탕이 주입되는 고정부 금형(200); 중심 금형(100)의 타측 끝부분에 형성되는 가동부 금형(300), 고정부 금형(200)의 일단부에 구비된 상태에서 유입된 용융액을 중심 금형(100) 내부로 유입시키는 게이트 금형(400), 중심 금형(100)의 일측에 설치되어 강판 적층 코어(120)의 제1 엔드링(A)을 형성하는 제1 엔드링 성형부(130), 중심 금형(100)의 타측에 설치되어 강판 적층 코어(120)의 제2 엔드링(B)을 형성하도록 기능하는 다분할 또는 벤트 홀형 구조를 갖는 제2 엔드링 성형부(500), 가동부 금형(300) 내에 배치된 상태에서 적층된 강판 적층 코어(120)의 단부를 가압하여 적층된 강판 적층 코어(120) 간의 적층 두께를 균일하게 하는 실린더 모듈(600), 및 제2 엔드링 성형부(500) 상에 연통된 상태로 배치되어져 제2 엔드링을 형성하는 과정에서 발생하는 기포를 외부로 유동하게 하는 외부 벤트 관로(700)를 포함한다.

실린더 모듈(600)은 강판 적층 코어(120)의 눌림 현상 방지 및 강판 적층 코어(120) 사이에 알루미늄 버어의 발생을 방지한다.

중심 금형(100)은 강판 적층 코어(120)를 내부에 수납하는 철심유지금형으로써 단일한 부재로 구성되어 있다.

상기 중심 금형(100)은 강판 적층 코어(120)가 내장되는 중심 금형 관통구가 형성되는데, 상기 중심 금형 관통구 상에서 강판 적층 코어(120)의 양측단 상으로 엔드링 코어가 배치된다.

중심 금형(100)의 일측에는 제1 엔드링 성형부(130)가 배치되고, 타측에는 제2 엔드링 성형부(500)가 접촉해서 배치되어 있으며, 제1 엔드링 성형부(130)와 제2 엔드링 성형부(500)는 중심 금형(100)의 측방 상에 서로 밀착 고정되어 있다. 상기 제1 엔드링 성형부(130)와 제2 엔드링 성형부(500)는 각각 강판 적층 코어(120) 상에 상부 엔드링과 하부 엔드링을 형성하는 기능을 담당한다.

제1 엔드링 성형부(130)는 중심 금형(100)의 일측을 밀봉하면서 강판 적층 코어(120)의 일측면에 밀착되고, 밀착부분에 일정 공간을 갖도록 구성할 경우 회전자의 제1 엔드링(즉, 상부 엔드링)을 형성한다.

제1 엔드링 성형부(130)는 고정부 금형(200)에 고정된 고정 금형이며 그 내부에는 런너 스트리퍼 끝단의 개구부와 연통하는 런너 코어가 결합되어 있다. 제1 엔드링 성형부(130)는 엔드링 성형용의 환상홈이 형성되어 있고, 상기 환상홈의 꼭지부는 원뿔모양 용탕통로의 선단부와 접속연통하고 있다.

제1 엔드링 성형부(130)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 엔드링 성형부(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, 하부 엔드링)을 형성한다.

제2 엔드링 성형부(500)에 있어서도 제1 엔드링 성형부(130)와 마찬가지로 원뿔모양 용탕통로, 핀게이트(PG), 엔드링용의 환상홈과 동일한 구성이 형성되어 있다.

가동부 금형(300)은 제2 엔드링 성형부(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 압출판에 부착한 압출핀이 설치되어 있어, 강판 적층 코어(120) 측으로 힘을 가하도록 되어 있다. 가동부 금형(300)은 스페이서 블럭(330)을 통해 제2 엔드링 성형부(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.

도 3을 참조하면, 제2 엔드링 성형부(500)는 회전자의 제2 엔드링을 형성하도록 기능하는 것으로서, 다분할 금형 또는 벤트 홀형 금형으로 제작한다.

제2 엔드링 성형부(500)는 구체적인 일 실시예로서 0.5~50㎛ 크기의 벤트 홈 또는 벤트 홀을 설치하여 금형 내의 공기는 외부로 빠지게 하고, 공급된 알루미늄 용탕은 미통과하게 한다(도 3의 좌측 도면).

구체적으로, 제2 엔드링 성형부(500)의 다른 실시예는 동일한 원주각을 갖는 균등한 복수의 금형 조각들을 원형으로 배열한 구조 상에서, 상기 복수의 금형 조각들 사이에 0.5~50㎛ 크기의 벤트 홈을 형성한다(도 3의 중앙 도면).

제2 엔드링 성형부(500)의 다른 실시예는 강판 적층 코어(120)의 축 방향에 평행한 복수의 절단면들을 따라서 형성된 0.5~50㎛ 크기의 복수의 벤트 홈을 형성한다. 상기 실시예에서는 분할된 금형 조각들은 상호 불균등한 상태를 가진다(도 3의 우측 도면).

제2 엔드링 성형부(500)의 또다른 실시예는 벤트 홀 형상의 기포 배출 관로를 형성하게 하는 것으로서, 복수의 금형 조각들로 분리하는 과정 없이 제2 엔드링 성형부(500)의 길이 방향을 따라 전후면을 관통하는 방식으로 복수의 관통홀인 벤트 홀을 형성한다.

이를 통해, 외부 벤트 관로(700)를 통해 금형 밖으로 캐비티 내의 공기를 배출시킨다. 회전자 주조 공정 중에 금형 내의 기포 빼기를 용이하게 하여 주조 결함이 적은 회전자 제작을 가능하게 한다.

즉, 기존 방식의 회전자 금형에는 가스빼기 구조가 부존재하는 관계로 주조 공정 중 가스가 고립되어져 엔드링과 도체바 부위에 기포 결함이 심하다는 문제점이 있었는바, 본 발명은 금형 내에 존재하는 가스를 제거하는 가스빼기 시스템을 개발한 것을 특징으로 한다.

유압 실린더 모듈(600)은 유압 실린더 및 유압 실린더의 구동력을 기반으로 전후방으로 이동 가능하게 결합되는 유압 피스톤을 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 관통구를 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.

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 엔드링 성형부
500 : 제2 엔드링 성형부
600 : 유압 실린더 모듈

Claims (3)

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 엔드링 성형부(130); 및
   상기 중심 금형(100)의 타측에 설치되어 상기 강판 적층 코어(120)의 제2 엔드링을 형성하는 제2 엔드링 성형부(500);를 포함하고,
   상기 제2 엔드링 성형부(500)는 다분할 형태의 금형 형상으로 제작된 상태에서, 상기 강판 적층 코어(120)의 주조 공정 중에 발생할 수 있는 기포를 제거할 수 있는 벤팅 구조가 형성된 것을 특징으로 하는,
   벤팅 구조가 적용된 고압주조 금형.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 엔드링 성형부(500)는 균등 분할형, 불균등 분할형, 벤트 홀형 또는 2가지 방법의 혼합형인,
   벤팅 구조가 적용된 고압주조 금형.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 엔드링 성형부(500)에 0.5~50㎛의 벤트 홈 또는 벤트 홀을 갖는,
   벤팅 구조가 적용된 고압주조 금형.

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