KR20220015043A

KR20220015043A - 유도 전동기의 회전자 제조방법

Info

Publication number: KR20220015043A
Application number: KR1020200095050A
Authority: KR
Inventors: 이기덕; 이정종; 윤명환; 유세현
Original assignee: 한국전자기술연구원
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-02-08
Also published as: KR102485859B1

Abstract

본 발명은 유도 전동기의 회전자 제조방법으로서, 보다 구체적으로는 구리 분말을 이용하여 회전자의 로터바와 엔드링을 일체로 제조하는 회전자 제조 방법에 관한 것이다.

Description

유도 전동기의 회전자 제조방법{Method for manufacturing rotor of induction motor}

유도 전동기(induction motor)는 전기에너지를 공급받아 회전운동에너지로 변환시키는 장치로, 내부에 코일이 감긴 고정자(stator)와, 고정자 내부에 삽입되어 고정자의 코일에 흐르는 교번전류에 의해 발생하는 자기장에 의해 유도전류를 발생시키는 원통 형태의 회전자(rotor)로 구성되며, 회전자는 슬롯이 구비된 원통형 적층코어와, 슬롯에 삽입되는 로터바(rotor bar), 및 원통형 적층코어의 상하에 각각 결합되어 로터바와 접합되는 엔드링으로 구성된다.

일반적으로, 유도 전동기의 회전자를 제작하는데 있어서, 원통형 적층코어의 슬롯에 로터바를 삽입하고, 환형의 엔드링을 로터바와 용접 접합하는 방식이 널리 이용되고 있다.

그러나, 이러한 로터바와 엔드링의 용접 방식은, 1) 용접시 높은 열에 의해 로터바와 엔드링의 소재강도가 떨어지게 되고, 용접 부위에 응력집중이 발생하여 접합이 취약해지게 됨에 따라, 고속 회전시 접합이 파괴된다는 점, 2) 용접부의 접합면적이 줄어들거나 용접가스에 의해 용접부 기공이 존재함에 따라 전기저항이 커지게 되어 모터의 효율 및 성능이 저하된다는 점, 3) 로터바와 엔드링을 용접 접합하기 위해 많은 공정이 요구된다는 점 등 여러가지 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 알루미늄(Al) 다이캐스팅을 통해 로터바와 엔드링을 일체로 제작하는 방법이 사용되고 있고, 최근에는 유도 전동기의 효율을 개선하기 위해 알루미늄 대신 전기 전도도가 높은 구리(Cu)를 사용하려는 추세가 확산되고 있다.

그러나, 알루미늄의 다이캐스팅 온도가 약 700℃임에 비해 구리의 다이캐스팅 온도는 약 1300℃로 매우 높아, 동(구리) 다이캐스팅으로 유도 전동기를 제작할 경우 고가의 다이캐스팅 장비가 필요하고, 동(구리) 다이캐스팅만의 제작기술이 필요하기 때문에 국내/국외에서 제작할 수 있는 곳이 매우 한정적이라는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 제2013-0122919호(2013.11.11.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구리 분말을 이용하여 회전자의 로터바와 엔드링을 일체로 제조함으로써, 제작 시간, 제작 비용을 감소시키고, 제작 공정을 간소화하여 양산성을 확대시킬 수 있을 뿐 아니라, 유도 전동기의 성능을 향상시킬 수 있는 회전자 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 예에 따른 회전자 제조방법은, 슬롯이 구비된 적층코어; 상기 슬롯에 삽입되는 로터바; 및, 상기 로터바의 양측 단부와 결합되어 상기 적층코어의 상하부에 구비되는 엔드링;을 포함하는 유도 전동기의 회전자 제조방법으로서, 구리 분말을 이용하여 상기 로터바 및 상기 엔드링을 일체로 제조한다.

제조방법은, a1) 상기 적층코어를 금형 내부에 배치시키는 단계; a2) 상기 금형 내부에 상기 구리 분말을 투입하는 단계; a3) 상기 구리 분말을 압축성형하여 성형체를 형성하는 단계; a4) 상기 성형체를 상기 금형에서 분리하는 단계; 및, a5) 상기 성형체를 소결하여 회전자를 얻는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 a2) 단계에서는, 상기 구리 분말 이외에 다른 금속 분말을 부가적으로 투입할 수 있다.

상기 a5) 단계 이후, 상기 회전자의 로터바의 밀도를 높이기 위해 단조 및 열처리하는 후처리 단계;를 더 포함할 수 있다.

제조방법은, b1) 상기 적층코어를 금형 내부에 배치시키는 단계; b2) 상기 금형 내부에, 상기 구리 분말과 바인더(binder)가 혼합된 혼합체를 가열하여 주입하는 단계; b3) 상기 혼합체를 경화시켜 고형물을 형성하는 단계; b4) 상기 고형물을 상기 금형에서 분리하는 단계; 및, b5) 상기 고형물을 소결하여 회전자를 얻는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 바인더는 도전성 유기재료로 형성될 수 있다.

상기 b4) 단계 이후, 상기 고형물에서 상기 바인더를 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

제조방법은, c1) 상기 적층코어를 금형에 배치시키는 단계; c2) 상기 금형 내부에, 상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 주입하는 단계; c3) 상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 경화시켜 고형물을 생성하는 단계; 및, c4) 상기 고형물을 상기 금형에서 취출하여 회전자를 얻는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕은, 상기 구리 분말과 알루미늄 분말이 혼합된 혼합 분말을 가열하여 형성되거나, 용융된 알루미늄에 상기 구리 분말을 투입하고 혼합하여 형성될 수 있다.

제조방법은, d1) 상기 적층코어를 금형에 배치시키는 단계; d2) 상기 금형 내부에, 제1 노즐을 이용하여 알루미늄 용탕을 주입하고, 제2 노즐을 이용하여 상기 구리 분말을 투입하는 단계; d3) 상기 구리 분말이 섞인 알루미늄 용탕을 경화시켜 고형물을 생성하는 단계; 및, d4) 상기 고형물을 상기 금형에서 취출하여 회전자를 얻는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 제1 노즐은 복수개이거나, 상기 제2 노즐은 복수개이거나, 또는 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 각각 복수개일 수 있다.

본 발명의 다른 예에 따른 회전자는, 슬롯이 구비된 적층코어; 상기 슬롯에 삽입되는 로터바; 및, 상기 로터바의 양측 단부와 결합되어 상기 적층코어의 상하부에 구비되며, 상기 로터바와 일체로 형성되는 엔드링;을 포함하고, 상기 로터바 및 상기 엔드링은 구리와 유기재료가 혼합된 재질로 형성된다.

상기 회전자는, 상기 적층코어를 금형 내부에 배치시키고; 상기 금형 내부에 상기 구리 분말과 유기재료로 형성되는 바인더가 혼합된 혼합체를 가열하여 주입하고; 상기 혼합체를 경화시켜 고형물을 얻고; 상기 고형물을 상기 금형에서 분리하며; 상기 고형물을 소결하여 제조되어, 상기 구리의 입자와 상기 바인더의 유기재료 입자가 고르게 분포되어 있을 수 있다.

본 발명의 또 다른 예에 따른 회전자는, 슬롯이 구비된 적층코어; 상기 슬롯에 삽입되는 로터바; 및, 상기 로터바의 양측 단부와 결합되어 상기 적층코어의 상하부에 구비되며, 상기 로터바와 일체로 형성되는 엔드링;을 포함하고, 상기 로터바 및 상기 엔드링은 구리와 알루미늄이 혼합된 재질로 형성된다.

상기 회전자는, 상기 적층코어를 금형에 배치시키고; 상기 금형 내부에 상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 주입하거나, 제1 노즐을 이용하여 알루미늄 용탕을 주입하고 제2 노즐을 이용하여 상기 구리 분말을 투입하고; 상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 경화시켜 고형물을 생성하고; 상기 고형물을 상기 금형에서 취출하여 제조되어, 상기 구리의 입자와 상기 알루미늄의 입자가 고르게 분포되어 있을 수 있다.

본 발명은 구리 분말을 이용하여 회전자의 로터바와 엔드링을 일체로 제조함으로써, 제작 시간, 제작 비용을 감소시키고, 제작 공정을 간소화하여 양산성을 확대시킬 수 있을 뿐 아니라, 유도 전동기의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 유도 전동기 회전자의 일반적인 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 각 단계를 순서대로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 각 단계를 순서대로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 각 단계를 순서대로 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 각 단계를 순서대로 나타낸다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 전동기의 회전자 제조방법에 대해 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 유도 전동기 회전자의 일반적인 구성을 나타내는 것으로, 도 1(a)는 적층 코어(10)와, 로터바(20) 및 엔드링(30)이 결합된 Squirrel-Cage를 분리하여 나타내고, 도 1(b)는 적층 코어(10)와 Squirrel-Cage가 결합된 것을 타나낸다.

도시된 바와 같이 회전자(1)는 적층코어(10), 로터바(20) 및 엔드링(30)를 포함하여 구성되며, 회전자(1)의 필수구성인 샤프트(40)를 더 포함할 수 있다.

적층코어(10)는 하나 이상의 슬롯을 구비하는 단위 유닛 복수개가 적층되어 원통형으로 형성되고, 단위 유닛 복수개가 적층됨에 따라 적층코어(10)에는 길이방향으로 적층코어(10) 상부와 하부를 관통하는 슬롯(11)이 형성된다.

로터바(20)는 슬롯(11)에 삽입되며, 로터바(20)와 엔드링(30)과의 결합을 위해 로터바(20)는 적층코어(10)의 길이보다 길게 제작되어 적층코어(10)의 상부와 하부에서 돌출되도록 슬롯(11)에 삽입된다.

엔드링(30)은 로터바(20)의 양측 단부, 즉 적층코어(10)의 상부와 하부에서 돌출된 부분과 결합되어 적층코어(10)의 상하부에 구비된다. 적층코어(10)의 상하부에는 엔드링(30)을 결합하기 위한 결합수단 내지 결합구조가 구비되어 있을 수 있고, 이를 통해 엔드링(30)이 적층코어(10)와 결합될 수 있다.

엔드링(30)은 로터바(20) 들을 통전시켜 회로를 구성하는 기능을 수행하며, 고정자(미도시)에 교번되어 인가되는 위상차 전류로부터 로터바(20)와 엔드링(30)으로 구성된 회로에 유도 전류가 흐르게 되고, 위상차 전류에 의해 생기는 자기장과 로터바에 흐르는 유도 전류의 상호작용으로 인해 유도 기전력이 발생되어 회전자가 회전하게 된다.

한편, 상술한 바와 같이, 종래에는 이와 같은 회전자를 제조하기 위해, 적층코어(10)의 슬롯(11)에 별도로 제작한 도체 로터바(20)를 삽입하고 로터바(20)의 양측 단부에 엔드링(30)을 용접 접합하는 방식, 또는 알루미늄이나 구리 다이캐스팅 방식을 이용하였으나, 용접 접합 방식은 많은 공정을 필요로 한다는 점, 알루미늄 다이캐스팅 방식은 전도성이 떨어진다는 점, 구리 다이캐스팅 방식은 제조가 어렵고 고가라는 점 등 각각의 문제점이 있는 실정이다.

본 발명은 이같은 종래의 각 방식에서의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구리 분말을 이용하여 로터바와 엔드링을 일체로 제조함으로써 회전자 제작 공정 등의 간소화를 이룰 수 있고, 동시에 구리의 높은 도전성으로 인해 유도 전동기의 성능 향상을 이룰 수 있다.

이하에서, 구리 분말을 이용하여 로터바와 엔드링을 일체로 제조하는 회전자 제조방법의 실시예에 대하여 살펴본다.

실시예 1 : 분말 야금 방식

일반적으로 분말 야금(powder metallurgy)이란, 금속 분말 또는 합금 분말을 압축성형(compacting)한 후, 용융온도 이하에서 소결(sintering)하여 금속제품을 만드는 기술을 말한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 구리 분말을 이용하여 분말 야금 방식을 통해 회전자를 제조할 수 있다. 이를 위해, 본 발명은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.

a1) 적층코어를 금형 내부에 배치시키는 단계;

a2) 금형 내부에 구리 분말을 투입하는 단계;

a3) 구리 분말을 압축성형하여 성형체를 형성하는 단계;

a4) 성형체를 금형에서 분리하는 단계;

a5) 성형체를 소결하여 회전자를 얻는 단계;

각 단계에 대해 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.

우선, 적층코어를 금형 내부에 배치시킨다. 금형은 내부에 적층코어가 배치되도록 복수의 부분 금형이 합형되어 형성될 수 있다.

금형 내부에 적층코어를 배치한 이후, 금형 내부와 연통되는 주입구 등을 통해 금형 내부에 구리 분말을 투입한다. 이를 통해, 적층코어의 슬롯과 엔드링이 형성될 위치에 구리 분말이 채워진다.

구리 분말이 금형 내부에 채워진 이후, 구리 분말을 압축성형하여 1차 고형물에 해당하는 성형체를 형성한다. 구체적으로, 금형의 주입구를 닫고 프레스 등을 통해 열 및/또는 압력을 가하여 구리 분말을 압축성형하게 되면 분말이 경화되어 성형체가 형성된다.

성형체가 형성된 이후, 성형체를 금형에서 분리한다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 금형이 복수의 부분 금형이 합형되어 형성되는 경우, 각 복수의 부분 금형을 성형체로부터 제거하여 성형체를 금형에서 분리할 수 있다.

성형체를 금형에서 분리한 이후, 성형체를 소결, 즉 구리의 녹는점인 약 1084℃ 이하의 온도에서 가열하여 구리를 결합 내지 응고킴으로써, 적층코어에 로터바와 엔드링이 구비된 회전자를 얻을 수 있다. 다만, 회전자에 샤프트는 아직 삽입되어 결속되지 않은 상태일 수 있고, 이 경우 본 발명을 통해 얻어진 회전자에 추가로 샤프트를 삽입 결속하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이하 다른 실시예에서도 동일하다.

이를 통해 얻어진 본 발명의 회전자는 로터바와 엔드링이 구리로 형성되기 때문에 전도성이 알루미늄에 비해 매우 우수하여 모터의 성능이 향상될 수 있다.

또한, 종래 용융 접합 방식에 비해 제조 과정이 단순하므로 양산성이 확대될 수 있으며, 다이캐스팅 방식에 비해 조직이 더 균일하게 형성될 수 있다.

단, 용융 접합 방식에 사용되는 도체 로터바, 및 다이캐스팅 방식에 비해 물성 측면에서는 기계적 성질, 즉 로터바의 밀도가 낮아지게 되는 문제점이 있을 수 있다. 이를 보완하기 위해 본 발명은 주재료인 구리 분말 이외에 다른 종류의 금속 분말을 부가적으로 투입하여, 분말 혼합물로 로터바와 엔드링을 형성할 수 있다. 다른 종류의 금속은 예를 들어, 철, 니켈 또는 알루미늄 일 수 있다.

나아가, 성형체 소결 이후, 단조, 열처리 등의 후처리 공정을 더 포함하여 로터바의 기계적 성질, 특히 결정 밀도를 더욱 개선할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 우선 제작된 적층코어를 금형 내부에 배치시켜 회전자를 제조하는 방법에 대해 설명하였으나, 순서를 달리하여, 제1 금형을 통해 엔드링과 로터바가 일체로 된 1차 도체(squirrel-cage)를 제작하고, 이후 제2 금형을 통해 1차 도체를 제2 금형 내부에 배치시켜 1차 도체와 적층코어가 일체로 된 2차 도체, 즉 회전자를 얻을 수도 있다. 이때, 1차 도체 제작에 사용되는 금속 및/또는 제작 방식과 2차 도체 제작에 사용되는 금속 및/또는 제작 방식은 서로 상이할 수 있고, 이와 같은 순서의 차이, 금속 및/또는 제작 방식의 차이는 이하 모든 실시예에서 동일하게 적용될 수 있다.

실시예 2 : 분말 사출 성형 방식

일반적으로 분말 사출 성형(powder injection molding)은 금속 또는 세라믹스 분말과 유기재료로 만들어진 바인더(binder)를 혼합한 후 사출 성형법을 이용하여 성형을 하고 결합제를 제거한 이후, 최종적으로 소결을 거쳐 금속 제품이나 세라믹 제품을 제조하는 기술을 말한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 구리 분말을 이용하여 분말 사출 성형 방식을 통해 회전자를 제조할 수 있다. 이를 위해, 본 발명은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.

b1) 적층코어를 금형 내부에 배치시키는 단계;

b2) 금형 내부에, 구리 분말과 바인더(binder)가 혼합된 혼합체를 가열하여 주입하는 단계;

b3) 혼합체를 경화시켜 고형물을 형성하는 단계;

b4) 고형물을 금형에서 분리하는 단계;

b5) 고형물을 소결하여 회전자를 얻는 단계;

각 단계에 대해 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.

우선, 적층코어를 금형 내부에 배치시킨다. 위의 실시예 1에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 이하 생략하도록 한다.

금형 내부에 적층코어를 배치한 이후, 구리 분말과 바인더가 혼합된 혼합체를 가열하여 주입한다. 이때, 혼합체를 가열하여 구리 분말이 충분히 혼연되도록 한다. 바인더는 유기재료로 형성될 수 있으며, 가열되어 구리 분말을 밀착시키는 기능을 수행한다.

금형 내부에 혼합체를 주입한 이후, 혼합체를 경화시켜 고형물을 형성한다. 여기서, 혼합체를 냉각고화시켜 경화시킬 수 있다.

혼합체가 경화되어 고형물이 형성된 이후, 고형물을 금형에서 분리하고, 금형에서 분리된 고형물을 소결하여 회전자를 얻을 수 있다.

이를 통해 얻어진 본 발명의 회전자는 로터바와 엔드링이 구리와 유기재료가 뒤섞인 재질로 형성되고, 구리의 입자와 바인더의 유기재료 입자가 고르게 분포되어 있으며, 이 재질에는 구리를 포함하기 때문에 전도성이 알루미늄에 비해 매우 우수하여 모터의 성능이 향상될 수 있다.

또한, 금속 분말 사출 성형은 제조과정이 간단하고 단순하며, 제조비용이 감소될 수 있다. 나아가, 소결온도를 높히고 충분히 진행하게 되면 고밀도 소결체로 만들 수 있게 되어, 로터바의 도전성이 보다 향상될 수 있다. 여기서, 도전성 유기재료로 바인더를 형성하게 되면, 후술하는 바와 같이 바인더를 제거하는 단계 없이도 바인더 자체가 도전성을 띄게 되므로 로터바의 도전성이 더욱 향상될 수 있고, 바인더 제거 단계를 생략하게 되어 전체 제작 과정을 더욱 단순화할 수 있다.

한편, 본 발명은 고형물을 분리한 이후 소결하기 이전에 바인더를 제거하는 탈지 단계를 더 포함할 수 있고, 용매탈지, 열간탈지, 촉매탈지 등의 탈지방법을 통해 바인더를 제거할 수 있으며, 바인더를 제거함에 따라 로터바의 도전성을 더욱 높이고, 상술한 도전성 유기재료를 사용하는 것에 비용을 절감할 수 있다.

실시예 3 : 구리 분말이 혼합된 알루미늄 다이캐스팅 방식

일반적으로 다이캐스팅(die casting)은 주조형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계가공된 금형에 용융금속을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀 주조 기술이다. 그 주물, 즉 다이캐스팅을 이용하여 얻은 제품을 다이캐스트 주물이라고 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 구리 분말을 이용하여 알루미늄 다이캐스팅 방식을 통해 다이캐스트 주물인 회전자를 제조할 수 있다. 이를 위해, 본 발명은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.

c1) 적층코어를 금형에 배치시키는 단계;

c2) 금형 내부에, 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 주입하는 단계;

c3) 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 경화시켜 고형물을 생성하는 단계;

c4) 성형체를 금형에서 취출하여 회전자를 얻는 단계;

각 단계에 대해 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.

우선, 적층코어를 금형 내부에 배치시킨다. 상술한 바와 같이 금형은 기계가공된 것으로, 로터바와 엔드링을 주조할 수 있도록 정밀하게 형성된다.

금형 내부에 혼합체를 주입한 이후, 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 주입한다. 여기서, 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕이란, 구리 분말과 알루미늄 분말이 혼합된 혼합 분말을 가열하여 형성되거나, 용융된 알루미늄에 구리 분말을 투입하고 혼합하여 형성되는 용탕을 의미한다.

구체적으로, 구리 분말과 알루미늄 분말이 혼합된 혼합 분말을 알루미늄의 용융점 이상의 온도로 가열하게 되면 알루미늄이 용해되어 용탕이 되고, 구리는 거의 용융되지 않아 분말 상태로 알루미늄 용탕에 혼합될 수 있다. 이와 같은 방식의 용탕 제조는 용탕 내에 구리 분말을 비교적 균일하게 퍼지게 하고, 알루미늄이 쉽게 용융되도록 할 수 있다.

또는, 알루미늄을 분말, 또는 분말 외의 모든 형태에서 용융하여 우선적으로 알루미늄 용탕을 만들고, 만들어진 알루미늄 용탕에 구리 분말을 투입하고 혼합하여 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 형성할 수 있다. 이와 같은 방식의 용탕 제조는 알루미늄 용탕을 만드는 비용을 감소시킬 수 있다.

이와 같이 만들어진 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 주입구 등을 통해 금형 내부에 주입한 이후, 금형 내부의 용탕을 경화시켜 고형물을 생성하며, 생성된 고형물을 금형에서 취출함으로써, 적층코어에 로터바와 엔드링이 구비된 회전자를 얻을 수 있다. 이후, 끝손질 등의 후처리 단계를 더 포함할 수 있다.

이를 통해 얻어진 본 발명의 회전자는 구리와 알루미늄이 혼합된 재질로 형성되고, 구리의 입자와 알루미늄의 입자가 고르게 분포되어 있으며, 로터바와 엔드링에 구리가 포함되기 때문에 종래 알루미늄 만으로 다이캐스팅하는 것에 비해 전도성이 크게 증대될 수 있다.

또한, 가격이 저렴하고 생산 속도가 빠르기 때문에 대량 생산이 가능하고, 공정이 단순화되며, 로터바의 밀도가 크기 때문에 도전성이 향상될 수 있다.

실시예 4 : 구리 분말, 알루미늄 하이브리드 다이캐스팅 방식

상술한 알루미늄 다이캐스팅 방식에 있어서, 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 이용하는 것이 아닌, 구리 분말과 알루미늄 용탕을 따로 금형 내부에 투입 내지 주입하여 회전자를 제조할 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상술한 c2) 단계 대신, 금형 내부에 제1 노즐을 이용하여 알루미늄 용탕을 주입하고, 제2 노즐을 이용하여 구리 분말을 투입하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.

즉, 금형 내부와 연통되는 노즐 두개가 독립적으로 형성되어, 하나의 노즐에서는 금형 내부로 알루미늄 용탕만을 주입하고, 다른 노즐에서는 금형 내부로 구리 분말을 투입하도록 구성될 수 있다.

이에 따르면, 알루미늄 용탕에 구리 분말을 혼합하는 과정을 생략할 수 있게 되어 회전자 제작공정을 더욱 간소화할 수 있다. 단, 상술한 바와 같이 노즐이 두개 형성되는 경우에는 알루미늄 용탕에 구리 분말이 비교적 균일하게 혼합되지 못하는 문제점이 있을 수 있다. 이를 해결하기 위해, 알루미늄 용탕을 주입하는 제1 노즐 및/또는 구리 분말을 투입하는 제2 노즐을 여러개로 하여 서로 분산되도록 형성함으로써, 구리 분말이 알루미늄 용탕 내에 골고루 분포되도록 할 수도 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 회전자
10 : 적층코어
11 : 슬롯
20 : 로터바
30 : 엔드링

Claims

슬롯이 구비된 적층코어; 상기 슬롯에 삽입되는 로터바; 및, 상기 로터바의 양측 단부와 결합되어 상기 적층코어의 상하부에 구비되는 엔드링;을 포함하는 유도 전동기의 회전자 제조방법으로서,
구리 분말을 이용하여 상기 로터바 및 상기 엔드링을 일체로 제조하는, 회전자 제조방법.
제1항에 있어서,
a1) 상기 적층코어를 금형 내부에 배치시키는 단계;
a2) 상기 금형 내부에 상기 구리 분말을 투입하는 단계;
a3) 상기 구리 분말을 압축성형하여 성형체를 형성하는 단계;
a4) 상기 성형체를 상기 금형에서 분리하는 단계; 및,
a5) 상기 성형체를 소결하여 회전자를 얻는 단계;
를 포함하는, 회전자 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 a2) 단계에서는,
상기 구리 분말 이외에 다른 금속 분말을 부가적으로 투입하는 것을 특징으로 하는, 회전자 제조방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 a5) 단계 이후,
상기 회전자의 로터바의 밀도를 높이기 위해 후처리 하는 단계;
를 더 포함하는, 회전자 제조방법.
제1항에 있어서,
b1) 상기 적층코어를 금형 내부에 배치시키는 단계;
b2) 상기 금형 내부에, 상기 구리 분말과 바인더(binder)가 혼합된 혼합체를 가열하여 주입하는 단계;
b3) 상기 혼합체를 경화시켜 고형물을 형성하는 단계;
b4) 상기 고형물을 상기 금형에서 분리하는 단계; 및,
b5) 상기 고형물을 소결하여 회전자를 얻는 단계;
를 포함하는, 회전자 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 바인더는 도전성 유기재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 회전자 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 b4) 단계 이후,
상기 고형물에서 상기 바인더를 제거하는 단계;
를 더 포함하는, 회전자 제조방법.
제1항에 있어서,
c1) 상기 적층코어를 금형에 배치시키는 단계;
c2) 상기 금형 내부에, 상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 주입하는 단계;
c3) 상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 경화시켜 고형물을 생성하는 단계; 및,
c4) 상기 고형물을 상기 금형에서 취출하여 회전자를 얻는 단계;
를 포함하는, 회전자 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕은,
상기 구리 분말과 알루미늄 분말이 혼합된 혼합 분말을 가열하여 형성되거나, 용융된 알루미늄에 상기 구리 분말을 투입하고 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 회전자 제조방법.
제1항에 있어서,
d1) 상기 적층코어를 금형에 배치시키는 단계;
d2) 상기 금형 내부에, 제1 노즐을 이용하여 알루미늄 용탕을 주입하고, 제2 노즐을 이용하여 상기 구리 분말을 투입하는 단계;
d3) 상기 구리 분말이 섞인 알루미늄 용탕을 경화시켜 고형물을 생성하는 단계; 및,
d4) 상기 고형물을 상기 금형에서 취출하여 회전자를 얻는 단계;
를 포함하는, 회전자 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 노즐은 복수개이거나, 상기 제2 노즐은 복수개이거나, 또는 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 각각 복수개인 것을 특징으로 하는, 회전자 제조방법.
슬롯이 구비된 적층코어; 상기 슬롯에 삽입되는 로터바; 및, 상기 로터바의 양측 단부와 결합되어 상기 적층코어의 상하부에 구비되며, 상기 로터바와 일체로 형성되는 엔드링;을 포함하고,
상기 로터바 및 상기 엔드링은 구리와 유기재료가 혼합된 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 회전자.
제12항에 있어서,
상기 회전자는,
상기 적층코어를 금형 내부에 배치시키고; 상기 금형 내부에 상기 구리 분말과 유기재료로 형성되는 바인더가 혼합된 혼합체를 가열하여 주입하고; 상기 혼합체를 경화시켜 고형물을 얻고; 상기 고형물을 상기 금형에서 분리하며; 상기 고형물을 소결하여 제조되어,
상기 구리의 입자와 상기 바인더의 유기재료 입자가 고르게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전자.
슬롯이 구비된 적층코어; 상기 슬롯에 삽입되는 로터바; 및, 상기 로터바의 양측 단부와 결합되어 상기 적층코어의 상하부에 구비되며, 상기 로터바와 일체로 형성되는 엔드링;을 포함하고,
상기 로터바 및 상기 엔드링은 구리와 알루미늄이 혼합된 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 회전자.
제14항에 있어서,
상기 회전자는,
상기 적층코어를 금형에 배치시키고; 상기 금형 내부에 상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 주입하거나, 제1 노즐을 이용하여 알루미늄 용탕을 주입하고 제2 노즐을 이용하여 상기 구리 분말을 투입하고; 상기 구리 분말이 혼합된 알루미늄 용탕을 경화시켜 고형물을 생성하고; 상기 고형물을 상기 금형에서 취출하여 제조되어,
상기 구리의 입자와 상기 알루미늄의 입자가 고르게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전자.