KR20230108613A

KR20230108613A - 모터 코어 조립체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20230108613A
Application number: KR1020220004230A
Authority: KR
Inventors: 도상화; 홍년한; 김경범; 장용성
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2023-07-18
Also published as: US20230223827A1

Abstract

코어본체에 사출부로 감싸진 영구자석을 삽입하여, 모터가 적용된 장치의 폐기시 함께 폐기되는 모터로부터 그 내부의 영구자석을 적은 비용으로 손상 없이 원상태 그대로 회수함으로써, 제작 공정 수 감소 및 원가를 절감할 수 있는 모터 코어 조립체 및 그 제조방법이 소개된다.

Description

모터 코어 조립체 및 그 제조방법 {MOTOR CORE ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD FOR MOTOR CORE ASSEMBLY}

본 발명은 모터 코어 조립체에 관한 것으로서, 구체적으로는 코어본체에 사출부로 감싸진 영구자석을 삽입함으로써, 모터의 폐기시 모터 내부의 영구자석을 적은 비용으로 손상 없이 원상태 그대로 회수할 수 있고, 나아가 모터의 제작 공정 수를 감소하면서도 제조원가를 절감할 수 있는 모터 코어 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 친환경 차량에 대한 관심이 급증함에 따라, 고효율 운전이 가능한 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 전기자동차(Electric Vehicle, EV)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이에 따라, HEV 및 EV 차량의 성능 내지 연비 향상에 대한 니즈가 점차 증대되고 있는 현실이다. 고성능의 연비 효율을 위해서는 차량에 적용되는 구동모터의 효율이 높아야 하며, 이는 모터의 단위 체적당 출력되는 토크가 클수록 유리하다.

이러한 고효율 및 고출력의 니즈를 만족시키기 위한 모터로서, '매입형 영구자석 모터(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)'가 현재 가장 일반적으로 사용되고 있다.

일반적인 매입형 영구자석 모터는 코일이 권선되며 환형으로 형성된 고정자와, 고정자의 내측에 위치하고 외주면을 따라 그에 인접하여 영구자석을 매입한 회전자를 포함하며, 회전자의 중심부에는 회전자와 일체로 연동되면서 회전하는 회전부가 회전축을 중심으로 축결합된다.

여기서 회전자에 매입되는 영구자석은 일반적으로 희토류계 자석을 이용한다. 고성능의 모터일수록 고가의 희토류계 자석을 사용하며, HEV 차량의 경우 약 1kg의 희토류 원소재가, EV 차량의 경우 약 2kg의 희토류 원소재가 필요하다.

즉, 차량의 출력 성능 향상을 위해서는 원자재 값의 상승이 필수적으로 수반될 수밖에 없는 실정이다.

한편, 차량의 수명이 다하면 구동모터 또한 폐기 처분되는데, 구동모터 내부의 영구자석을 손상 없이 그대로 회수할 수 있다면, 폐 모터 내부의 영구자석을 재활용하여 위와 같은 원자재 값 상승 문제를 개선할 수 있다.

종래 회전자에 영구자석을 삽입하는 경우, 삽입 후 '에폭시(epoxy)'와 같이 열경화성 수지를 사용하여 영구자석이 회전자에 접착되어 고정되도록 하였다.

이러한 경우, 경화된 에폭시로 인해 폐 모터 내부로부터 영구자석의 회수가 매우 어렵고, 영구자석의 회수 시 불가피한 손상이 발생하게 되어 회수한 자석을 분쇄한 후 새로 소결하여 재 제작하는 과정이 필요하게 된다. 이에 따라, 영구자석의 회수 비용이 폐기 비용보다 더 커지게 되는 근본적인 문제가 있다.

이에, 최근에는 회전자에서 영구자석이 삽입되어 안착되는 내측면에 복수의 돌기 형상을 구비하여, 에폭시를 사용하지 않고도 돌기의 반발력을 이용하여 자석을 고정하는 방식이 적용된 바 있으나, 이 역시 돌기로 인해 영구자석이 손상될 위험이 있다.

따라서, 폐 모터 내부의 영구자석을 손상 없이 원상태 그대로 회수하면서도, 적은 비용으로 회수할 수 있는 구조를 확보할 필요성이 있는 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-1638090

B1

KR

10-2019-0119777

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 코어본체에 사출부로 감싸진 영구자석을 삽입함으로써, 모터의 폐기시 모터 내부의 영구자석을 적은 비용으로 손상 없이 원상태 그대로 회수할 수 있고, 나아가 모터의 제작 공정 수를 감소하면서도 제조원가를 절감할 수 있는 모터 코어 조립체 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 코어 조립체는, 일측으로 개방부가 형성되고, 개방부로부터 내부를 향해 만입된 삽입부가 형성된 코어본체 및 코어본체의 개방부를 통해 삽입부에 삽입되어 조립되며, 영구자석 및 영구자석의 둘레를 따라 감싸는 사출부로 구성되고, 사출부의 외면이 코어본체 삽입부의 내면에 밀착된 영구자석포켓을 포함한다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 코어본체에 삽입된 영구자석포켓의 일측은 개방부를 통해 노출되고, 노출된 일측의 사출부 외면에는 고리부가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 영구자석포켓은 사출부가 영구자석의 상면과 하면을 제외한 4개의 면을 감싸도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 사출부는 모터의 작동 온도 이상의 온도에서 액체 상태로 상변화하여, 영구자석과 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 사출부는 산성 용액에 침지되는 경우 분해되어, 영구자석과 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법은, 영구자석의 둘레를 따라 사출부를 인서트 사출하여 영구자석포켓을 제조하는 단계 및 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부에 삽입하여 영구자석포켓과 코어본체를 조립하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 조립하는 단계에서는 코어본체를 열처리하고 코어본체가 가열된 상태에서 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부에 삽입하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 조립하는 단계에서는 열처리된 코어본체의 삽입부에 영구자석포켓이 삽입된 상태에서 코어본체의 외측면을 압입하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 조립하는 단계 이후에는, 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부로부터 탈거하여 영구자석포켓을 재활용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 재활용하는 단계에서는 코어본체를 열처리하고 코어본체가 가열된 상태에서 사출부 외면에 형성된 고리부를 통해 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부로부터 탈거하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 재활용하는 단계에서는 모터 코어 조립체를 모터의 작동 온도 이상의 온도로 가열하여 사출부를 액체 상태로 상변화시킴으로써 영구자석과 사출부를 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 재활용하는 단계에서는 모터 코어 조립체를 산성 용액에 침지하여 사출부를 분해함으로써 영구자석과 사출부를 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 모터 코어 조립체 및 그 제조방법에 따르면, 코어본체에 사출부로 감싸진 영구자석을 삽입하여, 모터가 적용된 장치의 폐기시 함께 폐기되는 모터로부터 그 내부의 영구자석을 적은 비용으로 손상 없이 원상태 그대로 회수함으로써, 제작 공정 수 감소 및 원가를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어본체의 측면도.
도 5는 도 4에서 코어본체의 삽입부에 영구자석이 삽입된 상태를 나타낸 도면.
도 6은 도 4에서 사출부에 의해 감싸진 영구자석이 삽입된 상태를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에서 코어본체의 하단에 슬리브가 결합된 상태를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법을 나타낸 순서도.

이 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 여러 실시형태에 대한 구성 및 작용원리를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어본체(200)의 측면도이며, 도 5는 도 4에서 코어본체(200)의 삽입부(210)에 영구자석(100)이 삽입된 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 4에서 사출부(110)에 의해 감싸진 영구자석(100)이 삽입된 상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6에서 코어본체(200)의 하단에 슬리브(300)가 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 이해를 돕기 위해, 일반적인 모터의 기본적인 구성요소 및 제조과정을 살펴보면서, 본 발명의 각 구성요소가 갖는 핵심적 특징들을 함께 설명하기로 한다.

일반적인 모터는 고정자와 회전자로 이루어지고, 고정자 및 회전자는 코어부가 구비되어 코어부 내부에 코일이 권선되거나, 자석이 삽입되도록 형성된다.

따라서, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체는, 고정자 또는 회전자에 형성되는 코어본체(200)와 코어본체(200)에 삽입되는 영구자석포켓(100, 110)을 기본 구성요소로 한다. 여기서 영구자석포켓(100, 110)은 영구자석(100)과 영구자석(100)의 둘레를 따라 감싸는 사출부(110)로 구성된다.

한편, 앞서 본 바와 같이 차량과 같이 모터가 적용되는 다양한 산업분야에서 점차 증대되고 있는 고효율 및 고출력의 니즈를 충족시키기 위해, 현재 '매입형 영구자석 모터'가 가장 일반적으로 사용되고 있다.

일반적인 매입형 영구자석 모터는 코일이 권선되며 환형으로 형성된 고정자와, 고정자의 내측에 위치하고 외주면을 따라 그에 인접하여 영구자석(100)을 매입한 회전자를 포함하며, 회전자의 중심부에는 회전자와 일체로 연동되면서 회전하는 회전부가 회전축을 중심으로 축결합된다.

참고로, 위와 달리 고정자의 내측에 영구자석(100)이 매입되고, 회전자의 내부에 코일이 권선되도록 형성될 수도 있다. 다만, 본 명세서에서는 도 1 내지 도 9에서 회전자의 내부에 영구자석(100)이 매입된 형태를 예시적으로 도시하여 설명하기로 한다. 즉, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것에 불과할 뿐, 이러한 도면의 형상에 의해 본 발명의 내용이 제한되는 것으로 보아서는 아니된다.

이때, 회전자 또는 고정자의 코어본체(200)에 매입되는 영구자석(100)은 일반적으로 희토류계 자석을 이용한다. 여기서 희토류계 자석이란, 희토류 원소재로 제작되는 영구자석(100)을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 희토류계 자석에 사용되는 희토류 원소로는 네오디늄(Nd), 디스프로슘(Dy) 및 테르븀(Tb) 등이 있으며, 각각 1kg 당 Nd는 12만원, Dy는 60만원, Tb는 160만원 정도의 원자재 값을 형성하고 있다.

고성능의 모터일수록 고가의 희토류계 자석을 사용하며, HEV 차량의 경우 약 1kg의 희토류 원소재가, EV 차량의 경우 약 2kg의 희토류 원소재가 필요하므로, 차량의 출력 성능 향상을 위해서는 원자재 값의 상승이 필수적으로 수반될 수밖에 없는 실정이다.

또한, 차량의 수명이 다하면 모터 또한 폐기 처분되는데, 모터 내부의 영구자석(100)을 손상 없이 그대로 회수할 수 있다면, 폐 모터 내부의 영구자석(100)을 재활용하여 위와 같은 원자재 값 상승 문제를 개선할 수 있다.

한편, 기존의 매입형 영구자석(100) 모터의 제조과정을 살펴보면, 회전자에 영구자석(100)을 삽입한 후 '에폭시(epoxy)'와 같은 열경화성 수지를 사용하여 영구자석(100)을 회전자에 접착되어 고정시키는 공정이 수반된다.

이러한 경우, 경화된 에폭시로 인해 폐 모터 내부로부터 영구자석(100)의 회수가 매우 어렵고, 영구자석(100)의 회수 시 불가피한 손상이 발생하게 되어 회수한 자석을 재 제작하는 공정이 필요하게 된다. 이에 따라, 영구자석(100)의 회수 비용이 폐기 비용보다 더 커지게 되는 근본적인 문제가 있다.

최근에는 회전자에서 영구자석(100)이 삽입되어 안착되는 내측면에 복수의 돌기 형상을 구비하여, 에폭시를 사용하지 않고도 돌기의 반발력을 이용하여 자석을 고정하는 방식이 적용된 바 있으나, 이 역시 돌기로 인해 영구자석(100)이 손상될 위험이 있다.

즉, 종래에는 모터로부터 영구자석(100)을 쉽게 회수할 수 없으며, 회수하더라도 영구자석(100)이 손상되거나 영구자석(100)의 회수 비용이 증가하는 문제가 발생하였다. 또한, 기존에는 영구자석(100)의 부식을 방지하기 위한 별도의 코팅 공정이 필요하여 모터 전체 제작 공정 수가 증가하게 되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체는, 영구자석포켓(100, 110)을 영구자석(100)과 영구자석(100)의 둘레를 따라 감싸는 사출부(110)로 구성하고, 이러한 영구자석포켓(100, 110)을 코어본체(200)에 삽입함으로써, 사출부(110)에 의해 영구자석(100)이 손상되지 않으면서도 적은 비용으로 회수 가능하며, 궁극적으로는 제작 공정 수 감소 및 원가 절감의 효과를 얻고자 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 구성요소가 갖는 기술적 특징에 대해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에서 코어본체(200)의 삽입부(210)에 영구자석(100)이 삽입된 상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6에서 코어본체(200)의 하단에 슬리브(300)가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체는, 일측으로 개방부(220)가 형성되고, 개방부(220)로부터 내부를 향해 만입된 삽입부(210)가 형성된 코어본체(200) 및 코어본체(200)의 개방부(220)를 통해 삽입부(210)에 삽입되어 조립되며, 영구자석(100) 및 영구자석(100)의 둘레를 따라 감싸는 사출부(110)로 구성되고, 사출부(110)의 외면이 코어본체(200) 삽입부(210)의 내면에 밀착된 영구자석포켓(100, 110)을 포함한다.

구체적으로, 코어본체(200)는 일측에 개방부(220)가 형성되어, 개방부(220)로부터 내부를 향해 만입되는 삽입부(210)가 마련되어, 영구자석포켓(100, 110)이 개방부(220)를 통해 삽입부(210)에 삽입될 수 있도록 한다.

또한, 영구자석포켓(100, 110)은 영구자석(100)과 영구자석(100)의 둘레를 따라 영구자석(100)의 6개의 면을 감싸는 사출부(110)로 구성된다. 이때, 영구자석포켓(100, 110)은 인서트 사출 방식으로 제조되는 것으로 이해될 수 있다.

사출부(110)에 의해 영구자석(100)이 감싸지므로, 영구자석(100)의 부식을 방지하기 위한 별도의 코팅 공정이 필요하지 않게 될 뿐만 아니라, 영구자석(100)이 보호되어 손상 없이 온전한 영구자석(100)을 그대로 재활용할 수 있게 되는 효과가 있다.

나아가, 영구자석포켓(100, 110)이 인서트 사출 방식으로 제조됨으로써, 영구자석(100)이 코어본체(200)에 삽입된 상태에서, 기존의 에폭시와 같은 고가의 소재를 주입할 필요가 없으므로, 제조 공정 수 및 제조 비용이 절감되는 효과도 있다.

참고로, 도 1 및 도 7에서는 슬리브(300)를 함께 도시하고 있는데, 슬리브(300)는 회전자를 지지하면서 회전자의 회전시 회전자로부터 자석이 이탈되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 일반적으로 회전자의 코어본체(200) 하단부에 가압되어 마련된다. 즉, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것에 불과할 뿐, 이러한 도면의 형상에 의해 본 발명의 내용이 제한되는 것으로 보아서는 아니된다.

매입형 영구자석(100) 모터의 제조시 슬리브(300)를 압입하는 공정을 수행함이 일반적이다. 이때, 코어본체(200) 내부의 영구자석(100)이 손상되지 않기 위해, 슬리브(300)를 코어본체(200)에 먼저 결합한 후 영구자석(100)을 삽입하거나, 코어본체(200)의 하단부만을 가압하게 된다.

반면, 본 발명은 사출부(110)에 의해 영구자석(100)이 감싸짐으로써, 슬리브(300)의 압입 공정 수행시 영구자석포켓(100, 110)의 동시 조립이 가능하게 된다. 이에 따라, 모터의 제조 공정 수를 더 감소할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 코어본체(200)에 삽입된 영구자석포켓(100, 110)의 일측은 개방부(220)를 통해 노출되고, 노출된 일측의 사출부(110) 외면에는 고리부(120)가 형성될 수 있다.

여기서 고리부(120)는 사출부(110)와 동일한 소재로서, 영구자석포켓(100, 110)의 인서트 사출시 함께 제작된다. 즉, 고리부(120)는 금형 또는 주형의 형상에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 도 2 내지 도 3에 도시된 형상에 한정하여 본 발명의 내용이 제한되는 것으로 보아서는 아니된다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 코어본체(200)에 삽입된 영구자석포켓(100, 110)은 일측이 개방부(220)를 통해 노출되며, 이와 같이 노출된 일측에 고리부(120)가 형성된다. 이때, 고리부(120)는 사출부(110)의 외표면 상에서 돌출되어, 영구자석포켓(100, 110)을 코어본체(200)의 삽입부(210)로부터 멀어지는 방향으로 쉽게 당길 수 있게 한다.

즉, 이와 같은 고리부(120)를 이용함으로써, 모터의 폐기시 영구자석포켓(100, 110)을 모터로부터 쉽게 회수할 수 있을 뿐만 아니라, 인서트 사출된 영구자석포켓(100, 110)을 그대로 회수하여, 신규한 회전자의 코어본체(200)에 삽입하여 재활용할 수도 있게 된다.

참고로, 고리부(120)를 이용하여 영구자석포켓(100, 110)을 코어본체(200)로부터 회수하는 경우, 회수과정에서 영구자석포켓(100, 110)과 코어본체(200)의 마찰로 인한 손상을 방지하기 위해 코어본체(200)를 열팽창시키는 열처리 과정이 수행될 수 있으며, 이에 대해서는 추후 도 8을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 모터 코어 조립체를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어본체(200)의 측면도이며, 도 5는 도 4에서 코어본체(200)의 삽입부(210)에 영구자석(100)이 삽입된 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 4에서 사출부(110)에 의해 감싸진 영구자석(100)이 삽입된 상태를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 영구자석포켓(100, 110)은 사출부(110)가 영구자석(100)의 상면과 하면을 제외한 4개의 면을 감싸도록 형성될 수 있다.

모터의 구동시 회전자가 회전되는데, 회전자의 회전시 내부에 삽입된 영구자석(100)은 회전 방향으로 진동하게 된다. 이때, 이러한 회전에 따른 진동은 영구자석(100)의 상면과 하면을 제외한 측면부의 단면에 작용하므로, 영구자석(100)의 상면과 하면을 제외한 면은 반드시 사출부(110)에 의해 감싸져야만 한다.

또한, 도 5를 참조하면, 코어본체(200)의 삽입부(210) 내면과 코어본체(200)에 삽입된 영구자석(100)의 측면부에는 'A 영역'과 같이 일정거리 이격된 빈 공간이 형성된다. 이러한 'A 영역'은 종래의 매입형 영구자석(100) 모터의 제조공정에서 에폭시가 주입되는 영역이며, 본 발명의 경우 도 6을 참조하면, 에폭시 대신에 사출부(110)가 'A 영역'을 채우는 역할을 한다.

기존의 경우 모터의 구동시 발생하는 진동으로부터 모터 내부의 영구자석(100)을 보호하고 영구자석(100)을 고정시켜 진동을 최소화하기 위해 에폭시를 사용하였는데, 에폭시는 고가의 소재로서 그 사용을 최소화 할 필요성이 있었다. 즉, 에폭시의 사용을 최소한으로 하기 위해, 영구자석(100)의 상면과 하면을 제외한 측면부의 단면에만 주입하였던 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 영구자석포켓(100, 110)은, 영구자석의 부식 방지가 필수적인 4개의 면 만을 사출부(110)에 의해 감싸도록 형성함으로써, 사출부(110)의 낭비 내지 불필요한 사용을 줄이고자 하는 것이다. 이에 따라, 원재료 값이 더욱 절감되며, 에폭시를 주입하던 종래의 코어본체(200) 구조를 설계변경 없이 그대로 활용할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 사출부(110)는 모터의 작동 온도 이상의 온도에서 액체 상태로 상변화하여, 영구자석(100)과 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 사출부(110)는 산성 용액에 침지되는 경우 분해되어, 영구자석(100)과 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이는, 인서트 사출된 영구자석포켓(100, 110)을 그대로 회수하지 않고, 영구자석(100)만을 온전하게 회수하기 위한 것으로 이해될 수 있다.

즉, 사출부(110)가 액체 상태로 상변화하거나 산성 용액에 침지되어 분해됨으로써, 영구자석(100)의 둘레를 따라 감싸는 사출부(110)가 영구자석(100)과 분리되고, 온전한 영구자석(100)만을 회수할 수 있게 되는 것이다.

보다 구체적으로 살펴보면, 일반적인 모터는 200℃ 미만의 온도에서 작동된다. 즉, 사출부(110)는 모터의 작동 중에는 고체상태를 유지할 수 있어야 한다. 따라서, 모터의 작동 온도 이상의 조건에서만 액체 상태로 상변화하는 소재(예를 들어, 폴리노르보르넨(Poly norbornene, PNB))를 사출부(110)로 활용함으로써, 모터의 폐기시 영구자석포켓(100, 110)을 가열하여 고가의 영구자석(100)을 온전히 회수할 수 있다.

마찬가지로, 산성 용액에 침지되어 분해되는 소재(예를 들어, 폴리디케토에나민(Poly diketoenamine, PDK))를 사출부(110)로 활용함으로써, 모터의 폐기시 영구자석포켓(100, 110)을 산성 용액에 침지하여 고가의 영구자석(100)을 온전히 회수할 수 있다. 참고로, 여기서 소재로서 활용될 수 있는 'PDK'는 pH농도 3 이하의 용액에서 첨가제 및 중합체로 분해됨으로써, 영구자석(100)과 분리될 수 있게 된다.

또한, 여기서 언급한 사출부(110)로 활용할 수 있는 소재는 모터의 작동 온도 이상의 온도에서 액체 상태로 상변화하거나, 산성 용액에 침지되는 경우 분해되는 성질을 갖는 기타 다양한 소재가 모두 활용될 수 있음은 당연하다. 즉, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시적 기재에 불과하며, 이러한 기재에 의해 본 발명의 내용이 제한되는 것으로 보아서는 아니된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어본체(200)의 측면도이고, 도 5는 도 4에서 코어본체(200)의 삽입부(210)에 영구자석(100)이 삽입된 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 4에서 사출부(110)에 의해 감싸진 영구자석(100)이 삽입된 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6에서 코어본체(200)의 하단에 슬리브(300)가 결합된 상태를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법은, 영구자석의 둘레를 따라 사출부를 인서트 사출하여 영구자석포켓을 제조하는 단계(S100) 및 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부에 삽입하여 영구자석포켓과 코어본체를 조립하는 단계(S200)를 포함한다.

종래의 제조공정을 간략히 살펴보면, 코어본체(200)에 영구자석(100)을 삽입하는 공정, 에폭시를 주입하는 공정, 에폭시가 경화될 때까지 일정시간 대기하는 공정, 코어본체(200)의 열처리 공정, 영구자석(100)을 코팅하는 공정 및 슬리브(300)를 조립하는 공정 등이 수행된다.

반면, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법은, 인서트 사출 방식으로 제조된 영구자석포켓(100, 110)을 코어본체(200)에 삽입함으로써, 종래의 에폭시 주입 및 경화 공정을 삭제할 수 있게 된다. 나아가, 사출부(110)에 의해 영구자석(100)이 감싸지므로, 종래 영구자석(100)의 부식을 방지하기 위한 별도의 코팅 공정 역시 삭제할 수 있게 된다.

즉, 영구자석의 둘레를 따라 사출부를 인서트 사출하여 영구자석포켓을 제조하는 단계(S100)를 수행함으로써, 종래의 제조공정에서 필수적으로 수행되던 3개의 공정을 단 1개의 공정으로 줄일 수 있게 되는 것이다.

한편, 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부에 삽입하여 영구자석포켓과 코어본체를 조립하는 단계(S200)는, 코어본체(200)의 일측에 형성된 개방부(220)를 통해, 인서트 사출된 영구자석포켓(100, 110)이 삽입부(210)에 삽입됨으로써, 코어본체(200)와 영구자석포켓(100, 110)이 조립된다. 이에 대해서는, 이하 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 조립하는 단계(S200)에서는 코어본체를 열처리(S210)하고 코어본체가 가열된 상태에서 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부에 삽입(S220)하는 것을 특징으로 할 수 있다.

영구자석포켓(100, 110)을 코어본체(200)에 삽입하는 경우, 코어본체(200)의 삽입부(210) 내면과 영구자석포켓(100, 110)의 외면이 서로 마찰되면서 영구자석포켓(100, 110)의 표면이 손상될 수 있다. 이에 따라, 영구자석포켓(100, 110)의 표면에 형성된 사출부(110)가 벗겨지거나, 필요에 따라 사출부(110)가 형성되지 않은 면(예를 들어, 영구자석의 상면 및 하면)이 있는 경우 영구자석(100)이 직접적으로 손상되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 조립하는 단계(S200)에서는, 코어본체가 열팽창되도록 열처리(S210)를 하고, 이와 같이 코어본체가 가열되어 열팽창된 상태에서 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부에 삽입(S200)함으로써, 코어본체(200)의 삽입부(210) 내면과 영구자석포켓(100, 110)의 외면이 마찰되는 것을 방지하고자 하는 것이다.

결과적으로, 본 단계를 수행함으로써, 영구자석(100)이 직접적으로 손상되는 문제를 예방 및 회피할 수 있게 된다.

한편, 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 조립하는 단계(S200)에서는 열처리된 코어본체의 삽입부에 영구자석포켓이 삽입된 상태에서 코어본체의 외측면을 압입(S230)하는 것을 특징으로 할 수 있다.

앞서 본 바와 같이, 매입형 영구자석(100) 모터의 제조시에는 슬리브(300)를 압입하는 공정이 일반적으로 수행되고, 코어본체(200) 내부의 영구자석(100)이 손상되지 않기 위해, 슬리브(300)를 코어본체(200)에 먼저 결합한 후 영구자석(100)을 삽입하거나, 코어본체(200)의 하단부만을 가압하여 슬리브(300)를 결합한다. 즉, 종래에는 슬리브(300)의 압입 공정과 영구자석(100)의 삽입공정이 별도로 분리될 수 밖에 없었다.

이와 달리, 본 발명은 영구자석(100)의 삽입 공정 수행시, 코어본체(200)의 외측면을 압입하더라도 영구자석(100)이 사출부(110)에 의해 감싸져 있으므로 손상되지 않고 보호된다. 결과적으로, 코어본체(200)에 영구자석포켓(100, 110)을 조립함과 동시에 슬리브(300)의 압입 공정을 수행할 수 있게 되는 것이다. 즉, 종래의 분리되어 진행되던 2개의 제조 공정을 동시에 진행함으로써, 제조에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 조립하는 단계(S200) 이후에는, 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부로부터 탈거하여 영구자석포켓을 재활용하는 단계(S300)를 더 포함할 수 있다.

종래의 영구자석포켓(100, 110)을 회수하여 재활용하는 공정을 간략히 살펴보면, 코어본체(200)의 열처리 공정, 경화된 에폭시와 영구자석(100)을 분리하기 위해 영구자석(100)을 분해 또는 파쇄하는 공정, 영구자석(100)을 소결하여 재 제작하는 공정 등이 수행된다.

반면, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법은, 영구자석(100)의 둘레를 따라 감싸는 사출부(110)의 형상 또는 성질을 이용하여, 기존의 영구자석(100)을 분해하거나 파쇄하는 공정 및 영구자석(100)을 재 제작하는 공정을 삭제할 수 있게 된다.

구체적으로, 사출부(110)에 형성된 고리부(120)를 활용하거나, 특정 온도 조건에서 상변화되는 소재 또는 특정 pH 농도 조건에서 분해되는 소재를 사출부(110)로 활용함으로써, 영구자석포켓(100, 110)을 재활용할 수 있도록 한다. 이에 대해서는, 이하 개별적으로 살펴보기로 한다.

우선, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 재활용하는 단계(S300)에서는 코어본체를 열처리하고 코어본체가 가열된 상태에서 사출부 외면에 형성된 고리부를 통해 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부로부터 탈거(S310)하는 것을 특징으로 할 수 있다.

앞서 도 2를 참조하여 살펴본 바와 같이, 고리부(120)는 사출부(110)와 동일한 소재로서, 영구자석포켓(100, 110)의 인서트 사출시 함께 제작된다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 고리부(120)는 사출부(110)의 외표면 상에서 돌출되도록 형성되어, 영구자석포켓(100, 110)을 코어본체(200)의 삽입부(210)로부터 멀어지는 방향으로 쉽게 당길 수 있게 한다.

즉, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 재활용하는 단계(S300)는, 사출부 외면에 형성된 고리부를 통해 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부로부터 탈거함(S310)으로써, 영구자석(100)이 사출부(110)에 의해 감싸진 상태를 유지한 채 회수하고자 하는 것이다.

이 경우, 회수한 영구자석포켓(100, 110)을 신규한 회전자의 코어본체(200)에 삽입하여 재활용할 수 있다. 이에 따라, 기존의 영구자석(100)을 분해하거나 파쇄하는 공정 및 영구자석(100)을 재 제작하는 공정이 삭제됨으로써, 제작 공정 수 감소 및 원가 절감의 효과가 있다.

한편, 고리부(120)를 통해 영구자석포켓(100, 110)을 코어본체(200)의 삽입부(210)로부터 멀어지는 방향으로 당기는 경우, 코어본체(200)의 삽입부(210) 내면과 영구자석포켓(100, 110)의 외면이 서로 마찰되면서 영구자석포켓(100, 110)의 표면이 손상될 수 있다. 이에 따라, 영구자석포켓(100, 110)의 표면에 형성된 사출부(110)가 벗겨지거나, 필요에 따라 사출부(110)가 형성되지 않은 면(예를 들어, 영구자석(100)의 상면 및 하면)이 있는 경우 영구자석(100)이 직접적으로 손상되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 재활용하는 단계(S300)는, 코어본체가 열팽창되도록 열처리를 하고, 이와 같이 코어본체가 가열되어 열팽창된 상태에서 사출부 외면에 형성된 고리부를 통해 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부로부터 탈거(S310)함으로써, 코어본체(200)의 삽입부(210) 내면과 영구자석포켓(100, 110)의 외면이 마찰되는 것을 방지한다.

다음으로, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 재활용하는 단계(S300)에서는 모터 코어 조립체를 모터의 작동 온도 이상의 온도로 가열하여 사출부를 액체 상태로 상변화시킴으로써 영구자석과 사출부를 분리(S320)하거나, 모터 코어 조립체를 산성 용액에 침지하여 사출부를 분해함으로써 영구자석과 사출부를 분리(S330)하는 것을 특징으로 할 수 있다.

앞서 살펴본 고리부(120)를 활용한 영구자석포켓(100, 110)의 탈거방법은 물리적인 방법에 해당하므로, 영구자석포켓(100, 110)의 탈거시 영구자석포켓(100, 110)의 표면에 형성된 사출부(110)가 벗겨지는 문제가 발생할 수 있다. 이는, 작업자의 작업수행 능력 수준에 따라, 코어본체(200)의 열처리를 수행하였더라도 마찬가지로 발생할 수 있다.

따라서, 영구자석(100)이 사출부(110)에 의해 감싸진 상태를 유지한 채 회수하지 않고, 영구자석(100)만을 온전하게 회수하기 위한 방법을 구비할 필요가 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 모터 코어 조립체의 제조방법의 재활용하는 단계(S300)에서는 특정 온도 조건에서 상변화되는 소재를 사출부로 활용하여 사출부를 액체 상태로 상변화시킴으로써 영구자석과 사출부를 분리(S320)하거나, 특정 pH 농도 조건에서 분해되는 소재를 사출부로 활용하여 사출부를 첨가제 및 중합체로 분해함으로써 영구자석과 사출부를 분리(S330)함으로써, 손상되지 않은 영구자석(100)을 그대로 회수할 수 있도록 한다.

여기서 특정 온도 조건은 모터의 작동 온도 이상의 온도 조건을 의미하고, 특정 pH 농도 조건은 산성 용액(즉, pH 6 이하)에 해당하는 조건을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

보다 구체적으로 살펴보면, 앞서 본 바와 같이, 일반적인 모터는 200℃ 미만의 온도에서 작동되므로, 200℃ 이상의 조건에서 액체 상태로 상변화하는 소재(예를 들어, 폴리노르보르넨(Poly norbornene, PNB))를 사출부(110)로 활용함으로써, 모터의 폐기시 영구자석포켓(100, 110)을 가열하여 손상되지 않은 영구자석(100)을 그대로 회수할 수 있다.

마찬가지로 앞서 본 바와 같이, 산성 용액에 침지되어 분해되는 소재(예를 들어, 폴리디케토에나민(Poly diketoenamine, PDK))를 사출부(110)로 활용함으로써, 모터의 폐기시 영구자석포켓(100, 110)을 산성 용액에 침지하여 손상되지 않은 영구자석(100)을 그대로 회수할 수 있다.

참고로, 여기서 언급한 사출부(110)로 활용할 수 있는 소재는 모터의 작동 온도 이상의 온도에서 액체 상태로 상변화하거나, 산성 용액에 침지되는 경우 분해되는 성질을 갖는 기타 다양한 소재가 모두 활용될 수 있음은 당연하다. 즉, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시적 기재에 불과하며, 이러한 기재에 의해 본 발명의 내용이 제한되는 것으로 보아서는 아니된다.

결과적으로, 본 단계를 수행함으로써, 손상되지 않은 영구자석(100)을 그대로 회수할 수 있고, 회수한 영구자석(100)을 다시 인서트 사출하여 재활용할 수 있게 된다.

즉, 신규 모터의 제작을 위해 추가적인 영구자석(100)을 확보할 필요 없이, 기존의 모터로부터 회수한 영구자석(100)을 활용할 수 있게 되는 것이다. 이에 따라, 신규 모터의 제조 원가가 절감되고, 기존의 영구자석(100)을 분해하거나 파쇄하는 공정 및 영구자석(100)을 재 제작하는 공정을 삭제할 수 있게 되는 효과가 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 모터 코어 조립체 및 그 제조방법에 의하면, 코어본체(200)에 사출부(110)로 감싸진 영구자석(100)을 삽입함으로써, 모터의 폐기시 모터 내부의 영구자석(100)을 적은 비용으로 손상 없이 원상태 그대로 회수할 수 있고, 궁극적으로는 제작 공정 수 감소 및 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였으나, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 영구자석
110 : 사출부
120 : 고리부
200 : 코어본체
210 : 삽입부
220 : 개방부
300 : 슬리브

Claims

일측으로 개방부가 형성되고, 개방부로부터 내부를 향해 만입된 삽입부가 형성된 코어본체; 및
코어본체의 개방부를 통해 삽입부에 삽입되어 조립되며, 영구자석 및 영구자석의 둘레를 따라 감싸는 사출부로 구성되고, 사출부의 외면이 코어본체 삽입부의 내면에 밀착된 영구자석포켓;을 포함하는 모터 코어 조립체.
청구항 1에 있어서,
코어본체에 삽입된 영구자석포켓의 일측은 개방부를 통해 노출되고, 노출된 일측의 사출부 외면에는 고리부가 형성된 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체.
청구항 1에 있어서,
영구자석포켓은 사출부가 영구자석의 상면과 하면을 제외한 4개의 면을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체.
청구항 1에 있어서,
사출부는 모터의 작동 온도 이상의 온도에서 액체 상태로 상변화하여, 영구자석과 분리되는 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체.
청구항 1에 있어서,
사출부는 산성 용액에 침지되는 경우 분해되어, 영구자석과 분리되는 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체.
청구항 1의 모터 코어 조립체를 제조하는 방법으로서,
영구자석의 둘레를 따라 사출부를 인서트 사출하여 영구자석포켓을 제조하는 단계; 및
영구자석포켓을 코어본체의 삽입부에 삽입하여 영구자석포켓과 코어본체를 조립하는 단계;를 포함하는 모터 코어 조립체 제조방법.
청구항 6에 있어서,
조립하는 단계에서는 코어본체를 열처리하고 코어본체가 가열된 상태에서 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부에 삽입하는 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체 제조방법.
청구항 7에 있어서,
조립하는 단계에서는 열처리된 코어본체의 삽입부에 영구자석포켓이 삽입된 상태에서 코어본체의 외측면을 압입하는 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체 제조방법.
청구항 6에 있어서,
조립하는 단계 이후에는,
영구자석포켓을 코어본체의 삽입부로부터 탈거하여 영구자석포켓을 재활용하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체 제조방법.
청구항 9에 있어서,
재활용하는 단계에서는 코어본체를 열처리하고 코어본체가 가열된 상태에서 사출부 외면에 형성된 고리부를 통해 영구자석포켓을 코어본체의 삽입부로부터 탈거하는 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체 제조방법.
청구항 9에 있어서,
재활용하는 단계에서는 모터 코어 조립체를 모터의 작동 온도 이상의 온도로 가열하여 사출부를 액체 상태로 상변화시킴으로써 영구자석과 사출부를 분리하는 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체 제조방법.
청구항 9에 있어서,
재활용하는 단계에서는 모터 코어 조립체를 산성 용액에 침지하여 사출부를 분해함으로써 영구자석과 사출부를 분리하는 것을 특징으로 하는 모터 코어 조립체 제조방법.