KR20230163309A - 모터용 적층코어 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터용 적층코어 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 일측에서 타측으로 이동하는 스트립을 순차 가공하여 낱장코어로 성형하는 상부/하부 금형과, 상기 하부 금형에 설치되어 상기 낱장코어의 배면에 접착제를 도트방식으로 도포하는 접착제도포 몰드를 포함하고, 상기 접착제도포 몰드는 상부면을 따라 일정 간격을 두고 외측으로 돌출된 복수의 노즐부가 구비되고, 상기 노즐부의 선단에 가이드막 형성되어 토출되는 접착제가 도트형태로 유지되어, 도트형 도포접착제를 통해 낱장코어의 접착제 부착면을 일정하게 형성하여 적층강도를 균일하게 할 수 있고, 적층코어의 발열과 변형을 줄일 수 있다.

Description

모터용 적층코어 제조장치 및 그 제조방법{laminated core manufacturing apparatus for motor and manufacturing method thereof}

본 발명은 모터용 적층코어 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 하나의 낱장코어의 일면에 접착제를 부분 도포하고 다른 하나의 낱장코어의 일면과 겹치도록 접착시켜서 적층코어를 제조하는 모터용 적층코어 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 모터(Moter)는 회전자(Rotor)와 고정자(Stator)로 구성되고, 회전자와 고정자는 필요한 자기장을 형성하기 위하여 전도성 금속 재질로 이루어진 적층코어(Laminate Core)를 사용하고 있다. 고효율의 모터를 개발하기 위해서는 최대한 모터 손실을 줄여야 하고, 모터 손실과 직결되는 적층코층의 제조과정에서 발생 수 있는 철손을 최대한 줄여야 한다.

모터용 적층코어는 모터 성능과 직결되기 때문에 각각의 낱장코어를 정확하게 수직을 유지하면서 적층되어야 하고, 각각의 코어를 낱장끼리 서로 견고하게 결합되어야 한다. 이러한 적층코어는 그 제조방법으로 인터록 탭을 이용한 탭 고정법과, 레이저 용접을 이용한 웰딩 고정법, 리벳 고정법 등이 알려져 있다. 최근에는 접착제를 사용하여 낱장코어를 접착하여 적층코어를 형성하는 접착식 고정법이 사용되고 있다. 접착식 고정법은 낱장코어의 일면 전체에 열가소성 접착제를 도포하여 접착하는 접착식 고정법과 낱장코어의 일면에 열경화성 접착제를 부분적으로 도트방식으로 도포하여 접착하는 접착식 고벙법으로 구분할 수 있다.

한국 등록특허 10-2256174(이하, 특허문헌1 이라함)에서는 금형장치 내에서 이동하는 스트립을 피어싱공정과 블랭킹공정 전에 라미나부재의 일면 전체에 접착제를 도포하여 적층코어를 제조하는 접착식 적층 코어 제조장치가 개시되어 있다.

일본 등록특허 5890476(이하, 특허문헌2 이라함)에서는 띠형 박강판에서 소정의 형상에 펀칭형성된 철심 박판을 적층 접착하는 적층철심 제조장치 및 제조방법이 개시되어 있다. 이러한 적층철심 제조장치 및 제조방법은 상부금형과 하부금형에 의해 간헐 이송되는 후프재에서 철심 박판을 펀칭하는 순차이송 금형장치가 하부금형 내부에 설치되고, 후프재 하면의 대응 부위에 접착제를 도트방식으로 도포하는 접착제 도포장치가 구비되며, 접착제 도포 장치가 접착제 도포면을 향해서 접착제를 토출하는 토출 구멍이 마련된 접착제 토출부와 접착제 토출부에 대해서 소정 압력으로 접착제를 공급하는 접착제 공급부를 통해 상부금형이 강하하여 스트리퍼 플레이트에서 후프재를 하형 상면으로 맞닿을 때 접착제가 후프재에 전사되도록 구성되어 있다.

한국 등록특허 10-1729282(이하, 특허문헌3 이라함)에서는 금형장치 내에서 이동하는 스트립을 피어싱공정 후 라미나부재의 일면에 부분적으로 도트방식으로 접착제를 도포하고 블랭킹공정과 적층공정을 거치면서 적층코어를 제조하는 접착식 적층코어 제조장치가 개시되어 있다. 이러한 접착식 적층 코어 제조장치는 스트립 하면에서 접착제가 도포되어야 할 지점인 상부본체를 따라 복수의 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀에 각각 노즐을 갖는 토출핀이 삽입되어 스트립에 접착제를 도포하도록 되어 있다.

상기 특허문헌1의 접착식 적층코어 제조장치는 열가소성 접착제를 라미나부재의 일면 전체에 도포하여 사용하기 때문에 적층코어에 발열로 인한 코어변형의 원인이 될 수 있고, 고주파음이 발생되는 문제점이 있다.

상기 특허문헌2의 적층철심 제조장치는 상부 금형 상하이동속도에 관계없이 접착제를 안정적으로 도포할 수 있으나, 접착제 도입블록과 노즐블록의 사이간극만 형성하고 토출구 주변에 접착제 가이드수단이 없기 때문에 도포된 접착제가 퍼지는 것을 방지할 수 없고, 도포된 접착제가 퍼진 상태로 접착되면 적층철심에 기공이 생성되어 결합강도가 일정하지 않는 문제점이 있다

상기 특허문헌3의 접착식 적층코어 제조장치는 토출핀의 노즐 선단부를 따라 퍼짐방지홀이 형성되어 토출관으로 토출되는 접착제가 스트립의 도포지점에서 일정 범위로 벗어나지 않도록 되어 있으나, 토출핀의 노즐 선단부에 형성되는 퍼짐방지홀이 토출관 선단 보다 낮게 원주홈으로 형성되기 때문에 토출관에서 배출되는 접착제가 퍼짐방지홀 직경만큼 퍼지는 됨으로써 접착제 퍼짐을 원천적으로 방지하는데 한계가 있었다.

특허문헌1 : 한국 등록특허 10-2256174(2018.10.29) 특허문헌2 : 일본 등록특허 5890476(2016.02.26) 특허문헌3 : 한국 등록특허 10-1729282(2017.04.21)

본 발명의 제1 과제는 낱장코어의 일면에 접착제를 도트방식으로 균일하게 도포하여 제조되는 적층코어의 발열과 변형을 줄일 수 있도록 한 모터용 적층코어 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제2 과제는 노즐부로 토출되는 접착제가 낱장코어의 일면에 도트형으로 유지된 상태에서 다음 낱장코어와 순차 접착됨으로써 적층코어의 접착부분을 균일하게 형성하여 적층강도를 균일하게 할 수 있고, 적층코어에서 고주파음이 발생되는 것을 줄일 수 있도록 한 모터용 적층코어 제조장치 및 그 제조방법을 제공는데 있다.

본 발명의 제3 과제는 낱장코어의 표면에 접착제가 도트방식으로 균일하게 접착됨으로써 모터적용시 적층코어에서 발생되는 철손을 예방할 수 있고, 모터의 효율을 높일 수 있도록 한 모터용 적층코어 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위하여 모터용 적층코어 제조장치는, 일측에서 타측으로 이동하는 스트립을 순차 가공하여 낱장코어로 성형하는 상부/하부 금형과, 상기 하부 금형에 설치되어 상기 낱장코어의 배면에 접착제를 도트방식으로 도포하는 접착제도포 몰드를 포함한다.

상기 접착제도포 몰드는 상부면을 따라 일정 간격을 두고 외측으로 돌출된 복수의 노즐부가 구비되고, 상기 노즐부의 선단에 가이드막 형성되어 토출되는 접착제가 도트형태로 유지되도록 구성할 수 있다. 여기서, 노즐부는 낱장코어의 접착강도에 따라 필요한 부분에 균일하게 배열되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 노즐부는 노즐팁을 감싸는 지지대와 상기 지지대에 연장되는 가이드막을 포함하고, 상기 지지대와 가이드막은 스트립의 하면과 밀착되도록 탄성재로 구성할 수 있다.

상기 가이드막은 내주면이 아래쪽에서 위쪽으로 갈수록 넓어지는 구조로 되어 접착제의 부착력을 줄이도록 구성할 수 있다.

상기 가이드막은 내주면이 코팅처리하여 접착제의 부착력을 줄이도록 구성할 수 있다.

그리고, 본 발명의 과제를 달성하기 위하여 모터용 적층코어 제조방법은, 슬트립에 슬릿과 샤프트홀을 형성하는 피어싱공정과, 접착제도포 몰드를 통해 스트립의 하면에 접착제를 도트방식으로 도포하는 본딩공정과, 스트립의 외형을 타발하여 낱장코어를 형성하는 블랭킹공정과, 낱장코어를 순차 적층하여 적층코어를 형성하는 적층공정 및 적층코어를 일정 온도로 가열하여 건조하는 건조공정을 포함한다.

상기 건조공정은 가열챔버에서 적층코어를 80 내지 150℃에서 건조하여 제조할 수 있다. 여기서, 건조공정은 필요시 적층코어를 고온의 가열챔버에서 250℃까지 가열시켜 건조하여 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 모터용 적층코어 제조장치에 의하면, 노즐부에서 토출 접착제가 가이드막에 의해 외부로 누출되지 않고 수용공간 내부에서만 유지되면서 스트립의 하면과 접촉상태에서 표면장력이 발생되어 도트형으로 형태로 유지됨으로써 낱장코어 각각의 접착부분이 균일하게 형성될 수 있다. 또한, 스트립의 하면에 접착제도포 몰드의 노즐부와 대응하게 2열로 배열된 도트형 도포접착제가 형성되어 적층공정시 낱장코어의 접착제 부착부분이 일정하게 형성됨으로써 적층코어의 적층강도를 균일하게 할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 모터용 적층코어 제조방법은 도트형 도포접착제를 통해 낱장코어의 접착제 부착면을 일정하게 형성하여 적층강도를 균일하게 할 수 있고, 적층코어를 80 내지 150℃에서 온도로 가열 건조시킴으로써 발열과 변형을 줄일 수 있다. 더욱이 모터적용시 적층코어에서 고주파음이 발생되지 않고 철손발생을 예방할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터용 적층코어 제조장치를 도시한 공정구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 접착제도포 몰드를 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 A-A선을 절단하여 도시한 단면도,
도 4a 및 도 4b는 스트립에 접착제가 도포되는 과정을 도시한 상태도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 적층코어를 형성하는 상태도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모터용 적층코어 제조공정도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시에 따른 모터용 적층코어 제조장치를 도시한 공정구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시에 따른 접착제도포 몰드를 도시한 사시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 모터용 적층코어 제조장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, X축방향으로 이동하는 스트립(S)을 순차적으로 피어싱/본딩/블랭킹 성형하는 상부/하부 금형(미도시)가 구비되어 있고, 하부 금형에 설치되는 접착제도포 몰드(110)와 블랭킹 다이(120)가 스트립(S) 하부에 배치되어 있다. 여기서, 상기 접착제도포 몰드(110)와 블랭킹 다이(120)는 하부 금형과 함께 Y방향으로 승하강하도록 되어 있다.

상기 접착제도포 몰드(110)는 하부 금형에 설치되어 피어싱공정(P1)을 거친 본딩공정(P2)에서 스트립(S)의 하면 복수지점에 도트방식으로 접착제를 도포하도록 되어 있다. 상기 블랭킹다이(120)는 본딩공정(P2)을 거친 블랭킹공정(P3)에서 블랭킹 펀치(미도시)와 블랭킹 다이(120)를 통해 스트립(S)을 타발하여 낱장코어(C)로 형성하도록 되어 있다. 한편, 블랭킹공정(P3)을 거쳐 형성된 낱장코어(C)는 도 5에 도시된 바와 같이, 일정 시간동안 적층공정(P4)을 통해서 적층코어(Ct)를 형성하게 된다.

상기 접착제도포 몰드(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 두께(t)로 형성되고 있고, 상면을 따라 일정 간격을 두고 외측으로 돌출된 노즐부(112)가 2열로 배열되어 있으며, 원주면에 형성된 접착제공급부(114)로 접착제가 공급되어 접착제분기관(115)을 통해 노즐부(112)로 토출되도록 되어 있다. 여기서, 노즐부(112)는 2열로 배열에 한정되지 않고 낱장코어(C)의 접착강도에 따라 필요한 부분에 균일하게 배열하는 것이 바람직하다. 접착제도포 몰드(110)에서 토출되는 접착제는 열경화성수지제로 사용하고 있다.

상기 노즐부(112)는 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐팁(112a), 지지대(112b), 가이드막(112c)을 포함한다. 여기서, 상기 노즐팁(112a)은 접착제분기관(114a)으로부터 공급되는 소량의 접착제를 토출하도록 되어 있다. 상기 지지대(112b)는 노즐팁(112a)의 주변을 둘러싸도록 되어 있고, 선단이 접착제도포 몰드(110)의 상면으로 부분 돌출되도록 있다. 상기 가이드막(112c)은 지지대(112b)의 선단면을 따라 소정 원주면을 이루도록 연장되고 내부에 접착제가 수용되는 수용공간(e)을 형성하도록 되어 있다. 즉 가이드막(112c)은 스트립(S)의 하면과 맞닿게 될 때 노즐팁(112a)으로 토출되는 접착제가 수용공간(e) 내부에서 외부로 퍼지지 않도록 가이드하는 역할을 한다.

한편, 상기 지지대(112b)와 가이드막(112c)은 고무, 실리콘 등 탄성재로 제작되는 것이 바람직하다. 이는 노즐부(112)가 스트립(S)의 하면과 맞닿을 때 밀착되게 접촉됨으로써 접착제가 도포되는 수용공간(e)에 도포된 상태에서 외부로 누출되지 않도록 하기 위함이다. 또한, 가이드막(112c)은 접착제의 부착력을 줄이는 제작되는 것이 바람직하다. 즉 가이드막(112c)은 내주면이 아래쪽에서 위쪽으로 갈수록 넓어지는 상광하협 구조로 되어 접착제의 부착력을 저감시키도록 할 수 있다. 또한, 가이드막(112c)은 내주면을 코팅처리하여 접착제의 부착력을 더 저감시키도록 할 수 있을 것이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하여 스트립(S)에 접착제가 도포되는 본딩공정(P2)과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 접착제도포 몰드(110)가 하부 금형을 통해 승강하여 노즐부(112)의 가이드막(112c)이 스트립(S)의 하면에 접촉한다. 이 때, 스트립(S)의 표면과 노즐부(112)의 사이에는 수용공간(e)이 형성되게 된다.

그 후 노즐팁(112a)으로부터 수용공간(e)의 내부로 소정의 접착제를 토출한다. 이때, 소정의 접착제는 노즐부(112)의 가이드막(112c)에 의해 외부로 누출되지 않고 수용공간(e) 내부에서만 유지되게 된다(도 4a).

그 후 접착제도포 몰드(110)가 하부 금형을 통해 하강하면 토출된 도포접착제(d)는 스트립(S)의 하면과 접촉상태에서 표면장력이 발생되어 도트형으로 형태를 유지하게 된다(도 4b). 이에 따라, 스트립(S)의 하면에는 상기 접착제도포 몰드(120)의 노즐부(112)와 대응하게 2열로 배열된 도트형 도포접착제(d)가 형성되게 된다(도 5 참조).

한편, 블랭킹공정(P3)을 거쳐 형성된 낱장코어(C)가 일정 시간동안 적층공정(P4)을 통해서 적층코어(Ct)로 형성되는 과정은 도 5에 도시된 바와 같이, 적층코어(Ct)를 형성하는 과정은 첫번째 낱장코어(C1)의 상면과 접착제가 도포된 두번째 낱장코어(C2)의 배면이 맞닿은 상태에서 압착 적층되고, 두번째 낱장코어(C2)의 상면과 접착제가 도포된 세번째 낱장코어(C3)의 배면이 맞닿은 상태에서 압착 적층되며, 순차적으로 n-1번째 낱장코어(Cn-1)의 상면과 n번째 낱장코어(Cn)의 배면이 맞닿은 상태에서 압착 적층됨으로써 일정 높이(H)를 갖는 적층코어(Ct)를 형성하게 된다. 여기서, 적층코어(Ct)의 높이(H)는 모터의 용량에 따라 낱장코어(C)의 매수를 달리하여 설정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모터용 적층코어 제조장치에 의하면, 노즐부(112)에서 토출 접착제가 가이드막(112c)에 의해 외부로 누출되지 않고 수용공간(e) 내부에서만 유지되면서 스트립(S)의 하면과 접촉상태에서 표면장력이 발생되어 도트형으로 형태로 유지되게 된다. 또한, 스트립(S)의 하면에 접착제도포 몰드(120)의 노즐부(112)와 대응하게 2열로 배열된 도트형 도포접착제(d)가 형성되어 적층공정시 낱장코어(C)의 접착제 부착부분이 균일하게 형성됨으로써 적층코어(Ct)의 발열과 변형을 줄일 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모터용 적층코어 제조장치의 공정 순서도로서, 적층코어를 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상부/하부 금형에 설치된 펀칭수단을 통해 스트립에 1차로 슬릿과 샤프트홀을 형성하는 피어싱공정(P1)을 거친다.

다음으로, 하부 금형에 설치된 접착제도포 몰드를 통해 스트립의 하면에 접착제를 도트방식으로 도포하는 본딩공정(P2)을 거친다. 여기서, 스트립의 하면에는 접착제도포 몰드의 노즐부와 대응하게 2열로 배열된 도트형 도포접착제가 형성되게 된다.

다음으로, 상부/하부 금형에 설치된 펀칭수단을 통해 스트립의 외형을 타발하여 낱장코어를 형성하는 블랭킹공정(P3)을 거친다.

다음으로, 낱장코어를 순차 적층하여 적층코어를 형성하는 적층공정(P4)을 거친다. 여기서, 적층과정은 첫번째 낱장코어의 상면과 접착제가 도포된 두번째 낱장코어의 배면이 맞닿은 상태에서 압착 적층되고, 두번째 낱장코어의 상면과 접착제가 도포된 세번째 낱장코어의 배면이 맞닿은 상태에서 압착 적층되며, 순차적으로 n-1번째 낱장코어의 상면과 n번째 낱장코어의 배면이 맞닿은 상태에서 압착 적층되게 된다.

마지막으로, 적층코어를 일정 온도로 가열하여 건조하는 건조공정(P5)를 거친다. 여기서, 적층코어는 가열챔버에서 80 내지 150℃에서 온도로 가열시켜서 건조하게 된다. 적층코어는 필요시 고온의 가열챔버에서 250℃까지 가열시켜 건조할 수도 있다.

본 발명에 따른 모터용 적층코어 제조방법에 의하면, 도트형 도포접착제를 통해 낱장코어의 접착제 부착면을 일정하게 형성하여 적층강도를 균일하게 할 수 있고, 적층코어를 80 내지 150℃에서 온도로 가열 건조시킴으로써 적층코어의 발열과 변형을 줄일 수 있고, 모터적용시 적층코어에서 고주파음이 발생되지 않고 철손발생을 예방할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

100 : 모터용 적층코어 제조장치
110 : 접착제도포 몰드 112 : 노즐부
112a : 노즐팁 112b : 지지대
112c : 가이드막 114 : 접착제공급부
115 : 접착제분기관 120 : 블랭킹 다이
C : 낱장코어 Ct : 적층코어
d : 도포접착제 e : 수용공간
S : 스트립 P1 : 피어싱공정
P2 : 본딩공정 P3 : 블랭킹공정
P4 : 적층공정 P5 : 건조공정

Claims (5)

1. 일측에서 타측으로 이동하는 스트립을 순차 가공하여 낱장코어로 성형하는 상부/하부 금형과, 상기 하부 금형에 설치되어 상기 낱장코어의 배면에 접착제를 도트방식으로 도포하는 접착제도포 몰드를 포함하고,
   상기 접착제도포 몰드는 상부면을 따라 일정 간격을 두고 외측으로 돌출된 복수의 노즐부가 구비되고, 상기 노즐부의 선단에 가이드막이 형성되어 토출되는 접착제가 도트형태로 유지되는 것을 특징으로 하는 모터용 적층코어 제조장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐부는 노즐팁을 감싸는 지지대와 상기 지지대에 연장되는 가이드막을 포함하고,
   상기 지지대와 가이드막은 스트립의 하면과 밀착되도록 탄성재로 제작된 것을 특징으로 하는 모터용 적층코어 제조장치.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 가이드막은 내주면이 아래쪽에서 위쪽으로 갈수록 넓어지는 구조로 되어 접착제의 부착력을 줄이도록 된 것을 특징으로 하는 모터용 적층코어 제조장치.
4. 슬트립에 슬릿과 샤프트홀을 형성하는 피어싱공정과,
   접착제도포 몰드를 통해 스트립의 하면에 접착제를 도트방식으로 도포하는 본딩공정과,
   스트립의 외형을 타발하여 낱장코어를 형성하는 블랭킹공정과, 낱장코어를 순차 적층하여 적층코어를 형성하는 적층공정 및,
   적층코어를 일정 온도로 가열하여 건조하는 건조공정을 포함하는 모터용 적층코어 제조방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 건조공정은 가열챔버에서 적층코어를 80 내지 150℃에서 건조하는 것을 특징으로 하는 모터용 적층코어 제조방법.

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