KR100528240B1 - For the manufacturing of the rotor including radial calling duct made by low melting point metal, centrifugal separation method of low melting point metal space from a rotor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저융점 금속을 이용한 원주방향 냉각 통로가 구현된 다이캐스트 회전자 제작을 위한 회전자로부터 저융점금속 스페이서의 원심분리방법에 관한 것으로, 그 목적은 다이캐스팅 소재보다 융점이 낮은 금속을 이용하여, 운전 중 회전자의 온도 상승을 억제하고 온도 분포를 균일하게 하여 궁극적으로 효율을 향상시킬 수 있는 원주 방향의 냉각 통로가 실현된 중 대형 타입 회전자를 제작하는데 있어서, 저 융점 금속을 회전자로부터 효과적이고 완벽하게 분리해내기 위한 방법을 제공하는데 있다. The present invention relates to a centrifugal separation method of a low melting point metal spacer from a rotor for manufacturing a diecast rotor in which a circumferential cooling passage using a low melting point metal is realized. In the manufacture of a medium-sized rotor that realizes a circumferential cooling passage that can suppress the temperature rise of the rotor during operation and uniformize the temperature distribution and ultimately improve the efficiency, the low melting point metal is removed from the rotor. It is to provide a method for effective and complete separation.
본 발명의 구성은 알루미늄의 융점보다 낮은 융점의 금속으로 덕트 스페이서를 제작하는 단계와; 철심을 적층하면서 회전자 제작시 원주방향 냉각통로 형성 위치마다 상기 덕트 스페이서를 적층하여 회전자를 만든 후 여기에 알루미늄 용탕을 사출하는 단계; 및 용탕 사출 후 회전자를 회전시키면서 알루미늄의 융점과 이보다 낮은 융점을 가지는 덕트 스페이서 소재 융점사이의 온도로 회전자를 가열하여 저융점의 덕트 스페이서가 용융되어 회전에 의해 회전자로부터 원심 분리됨으로써 다이캐스트 회전자를 제작하는 단계;로 이루어진 방법을 본 발명의 요지로 한다. The configuration of the present invention includes the steps of fabricating a duct spacer with a metal having a melting point lower than that of aluminum; Stacking the duct spacers at each circumferential cooling passage forming position when manufacturing the rotor while stacking iron cores to make a rotor, and then injecting aluminum molten metal thereto; And heating the rotor to a temperature between the melting point of aluminum and the melting point of the duct spacer material having a lower melting point while rotating the rotor after melt injection. Producing a rotor; the method consisting of the gist of the present invention.
Description
본 발명은 저융점 금속을 이용한 원주방향 냉각 통로가 구현된 다이캐스트 회전자 제작을 위한 회전자로부터 저융점금속 스페이서의 원심분리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for centrifugation of a low melting point metal spacer from a rotor for producing a die cast rotor in which a circumferential cooling passage using a low melting point metal is implemented.
유도전동기는 회전자 생산 방식에 따라 알루미늄 다이캐스팅 방법으로 철심의 슬롯을 채우는 다이캐스팅 타입과 회전자 철심의 슬롯에 동 바를 삽입하고 양 끝단부를 엔드링과 접합하여 제작하는 동 바 타입으로 분류 할 수 있다. Induction motors can be classified into a die casting type that fills the slot of the iron core by aluminum die casting method and a copper bar type that inserts copper bars into the slot of the rotor iron core and joins both ends to the end ring.
다이캐스팅 방식의 높은 생산성 때문에 소형의 범용 전동기의 경우 다이캐스팅 방식으로 제작하고 중 대형의 경우 다이캐스팅 제작방식의 어려움 때문에 생산성이 떨어지는 동 바 타입의 생산 방식이 더 많이 적용되고 있다. Due to the high productivity of the die casting method, the production of the copper bar type, which is less productive due to the difficulty of the die casting method in the case of small general purpose motors and the die casting method in the medium and large size, is more applied.
그러나 최근 다이캐스팅 기술 발달로 중 대형 타입에서도 다이캐스팅 타입의 회전자 생산이 점차 증가하고 있다.However, with the recent development of die casting technology, the production of rotors of die casting type is gradually increasing even in the medium and large types.
유도전동기 동선에 전류가 흐름에 따라 주울 열에 의한 동손과 철심에서의 철손으로 인한 열이 발생하고 코일 온도가 상승한다. 이러한 온도상승은 고온에 견디는 고가의 절연재를 사용하여야 하며 절연재의 수명을 단축시키고 전동기의 신뢰성과 수명에 영향을 끼친다. As the current flows through the copper induction motor, heat is generated by copper loss due to Joule heat and iron loss in the iron core, and the coil temperature rises. This increase in temperature requires the use of expensive insulation materials that withstand high temperatures, shortening the life of the insulation material and affecting the reliability and life of the motor.
따라서 전동기내 효과적인 통풍 냉각으로 회전자의 온도 상승을 억제해야 하는데 소형 회전자의 경우 회전자에 붙는 냉각팬으로 냉각이 되지만 대형 회전자에서는 냉각팬에 의한 냉각효율의 한계가 있어서 추가로 회전자 내부에 다양한 냉각 통로를 설계하여 냉각 효율을 높여야 한다. Therefore, the temperature rise of the rotor should be suppressed by effective ventilation cooling in the motor. In the case of the small rotor, the cooling fan attached to the rotor is cooled, but in the large rotor, there is a limit of the cooling efficiency by the cooling fan. Various cooling passages should be designed for the cooling efficiency.
최근에는 회전자가 더욱 대용량화하는 추세에 있고, 이를 실현하기 위해 회전자의 길이가 증가하고 있다. 따라서 냉각 문제는 더욱 중요하여 효율적인 냉각 시스템의 설계가 필요하다. In recent years, the rotor has become more and larger, and the length of the rotor is increasing to realize this. The cooling problem is therefore more important and requires the design of an efficient cooling system.
중 대형 농형 동 바 타입 회전자의 경우 축 방향으로 냉각 홀 및 냉각 파이프, 반경 방향으로는 철심 적층시에 일정한 철심 간격 당 약 10 mm의 냉각 통로를 실현하여 냉각 효율을 극대화하고 있다.In the case of the medium-sized copper bar type rotor, the cooling path and cooling pipe in the axial direction and the cooling path of about 10 mm per constant iron core spacing in the radial direction are maximized to maximize the cooling efficiency.
원주 방향의 냉각 통로의 냉각효율은 축 방향의 냉각통로의 냉각 효율보다 40-50배 커서 냉각 효율의 극대화를 이루기 위해 원주 방향의 냉각통로는 반드시 적용되어야 하는 것이다. The cooling efficiency of the circumferential cooling passage is 40-50 times greater than the cooling efficiency of the axial cooling passage so that the circumferential cooling passage must be applied to maximize the cooling efficiency.
그러나 알루미늄 다이캐스팅 타입 회전자에서는 철심을 적층하고 철심내의 슬롯을 통해 고온, 고압의 알루미늄 용탕을 사출해야 하는 제작 공정상의 문제 때문에 철심에 축 방향 냉각 슬롯을 뚫어 축 방향의 냉각 통로만을 실현하고 회전자 엔드링의 냉각 블레이드로 냉각을 하고 있는 실정이다. However, in the aluminum die casting type rotor, due to the manufacturing process problem of laminating iron cores and injecting high-temperature and high-pressure aluminum molten metal through slots in the iron cores, axial cooling slots are drilled in the iron cores to realize only axial cooling passages. Cooling with the cooling blades of the ring.
따라서 동 바 타입에 비하여 냉각 효을이 크게 떨어지기 때문에 알루미늄 다이캐스트 타입의 높은 생산성에도 불구하고 작고 성능 좋은 알루미늄 다이캐스트 타입 회전자의 제작에 어려움이 있는 것이다.Therefore, the cooling effect is significantly lower than that of the copper bar type, and despite the high productivity of the aluminum die cast type, there is a difficulty in manufacturing a small and good aluminum die cast type rotor.
이에 알루미늄 보다 저융점의 금속으로 원주 방향의 냉각 통로 형상을 제작하여 이것으로 용탕이 사출시 누출되지 않도록 하고 다이캐스팅을 완료한 후에 저융점 금속을 저융점 금속의 융점이상의 온도(알루미늄 융점 미만)로 가열해 주면 저융점 금속만 용해하는 방법을 이용하여 원주 방향 냉각 통로가 형성된 회전자를 제작하는 방법을 본 출원인이 기출원한 바 있는데, 그러나 특별히 고안된 장치 없이 회전자를 가열하면 저융점 금속이 깨끗하게 분리되지 못하고 일부는 내부로 흘러 들어가고 표면이 매끄럽지 못하게 된다는 단점이 있다.The circumferential cooling passages are made of a metal having a lower melting point than aluminum, so that the molten metal does not leak during injection, and after the die casting is completed, the low melting metal is heated to a temperature above the melting point of the low melting metal (less than the aluminum melting point). Applicant has previously filed a method for manufacturing a rotor having a circumferential cooling passage using a method of dissolving only a low melting point metal. However, when the rotor is heated without a specially designed device, the low melting point metal is cleanly separated. There is a disadvantage that some flow into the interior and the surface is not smooth.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다이캐스팅 소재보다 융점이 낮은 금속을 이용하여, 운전 중 회전자의 온도 상승을 억제하고 온도 분포를 균일하게 하여 궁극적으로 효율을 향상시킬 수 있는 원주 방향의 냉각 통로가 실현된 중 대형 타입 회전자를 제작하는데 있어서, 저 융점 금속을 회전자로부터 효과적이고 완벽하게 분리해내기 위한 방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to use a metal having a lower melting point than the die-casting material, the circumferential direction to suppress the rise of the temperature of the rotor during operation and to uniform the temperature distribution and ultimately improve efficiency The present invention provides a method for effectively and completely separating a low melting point metal from a rotor in manufacturing a medium-sized rotor having a cooling passage of.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명 저융점 금속을 이용한 원주방향 냉각 통로가 구현된 다이캐스트 회전자 제작을 위한 회전자로부터 저융점금속 스페이서의 원심분리방법의 구성은 원주 방향의 냉각통로가 있는 다이캐스트 회전자를 제작하는 공정에 있어서, 알루미늄의 융점보다 낮은 융점의 금속으로 덕트 스페이서를 제작하는 단계와;철심을 적층하면서 회전자 제작시 원주방향 냉각통로 형성 위치마다 상기 덕트 스페이서를 적층하여 회전자를 만든 후 여기에 알루미늄 용탕을 사출하는 단계; 및용탕 사출 후 회전자를 회전시키면서 알루미늄의 융점과 이보다 낮은 융점을 가지는 덕트 스페이서 소재 융점사이의 온도로 회전자를 가열하여 저융점의 덕트 스페이서가 용융되어 회전에 의해 회전자로부터 원심 분리됨으로써 다이캐스트 회전자를 제작하는 단계;로 이루어진 방법을 특징으로 한다.Centrifugation of the low melting point metal spacer from the rotor for the diecast rotor manufacturing the circumferential cooling passage using the present invention low melting point metal to achieve the object as described above and to solve the conventional defect The construction of the method comprises the steps of fabricating a diecast rotor with a circumferential cooling passage, the step of fabricating a duct spacer with a metal having a melting point lower than the melting point of aluminum; Stacking the duct spacers at each passage forming position to make a rotor and then injecting aluminum molten metal thereto; And heating the rotor to a temperature between the melting point of aluminum and the melting point of the duct spacer material having a lower melting point while rotating the rotor after melt injection. Producing a rotor; characterized by a method consisting of.
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이하 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 다이캐스팅 타입의 회전자의 사출 완료 후의 그림이다. 1 is a picture after completion of injection of a die casting type rotor.
철심 자체가 금형의 역할을 하기 때문에 알루미늄 용탕 사출시에 용탕의 누출없이 슬롯부로 용탕이 채워지고 상 하부의 엔드링 금형을 채우게 된다. Since the iron core itself acts as a mold, the molten metal is filled into the slot part without leakage of the molten metal during injection of the molten aluminum, and the upper and lower end molds are filled.
그러나 도 2와 같은 원주 방향 냉각 통로를 갖는 회전자의 경우 보조장치 없이 용탕이 새어나가지 못하도록 사출하는 것은 불가능한 일이다. However, in the case of the rotor having a circumferential cooling passage as shown in FIG. 2, it is impossible to inject the molten metal without leaking without an auxiliary device.
따라서 본 발명에서는 다이캐스트 회전자에서 원주 방향 냉각 통로를 실현하기 위하여 다음과 같은 공정을 도입한다. Therefore, in the present invention, the following process is introduced to realize the circumferential cooling passage in the die-cast rotor.
첫째, 용탕보다 낮은 융점을 갖는 소재로 도 4에 도시된 덕트 스페이서를 제작한다. 이 덕트 스페이서는 기본적으로 도 3에 도시된 철심의 슬롯 크기, 형상, 배열과 동일하고 균일한 두께를 갖는다. First, the duct spacer shown in FIG. 4 is made of a material having a lower melting point than the melt. This duct spacer is basically the same and uniform thickness as the slot size, shape and arrangement of the iron core shown in FIG.
둘째, 상기 덕트 스페이서를 적층되는 철심 사이마다 일정한 간격으로 삽입한다. 이때 슬롯은 일치하여야 한다. Second, the duct spacers are inserted at regular intervals between the iron cores stacked. The slots must match.
셋째, 사출 준비가 완료된 상태에서 사출하여 도 5와 같은 회전자를 제작한다. Third, the rotor is prepared as shown in FIG. 5 by injection in a state where injection preparation is completed.
넷째, 상기 제작된 회전자를 도 6과 같은 가열로 안에서 다이캐스트 회전자를 회전시키면서 저융점 덕트 스페이서 소재의 융점과 알루미늄 융점사이의 온도로 가열하면 저융점 금속이 용출 원심 분리되고 도 2와 같은 원하는 회전자가 제작된다. Fourth, when the manufactured rotor is heated to a temperature between the melting point of the low melting point duct spacer material and the aluminum melting point while rotating the diecast rotor in the heating furnace as shown in FIG. The desired rotor is made.
도 6의 원심분리 가열장치에서 회전자가 회전되는 상태에서 온도가 저융점 금속의 융점보다 높게 가열 유지되면 저융점 금속만 용융되고 회전자가 회전 중이기 때문에 녹은 저융점 금속은 원심력이 적용되어 회전자로부터 깨끗하게 분리된다.상기 알루미늄의 융점은 660℃이고, 이보다 낮은 저융점 금속 중 일부를 예시적으로 나열하면 리튬(Li)의 융점 186 ℃, 마그네슘(Mg)의 융점은 650℃, 납(Pb)의 융점은 327 ℃, 주석(Sn)의 융점은 232 ℃, 아연(Zn)의 융점은 419 ℃, 갈륨(Ga)의 융점은 30 ℃이다. 본 발명에서의 저융점 금속은 알루미늄의 융점보다 낮으면 족하고 상기 나열된 특정 금속 중 어느 하나에 한정되지는 않는다.In the centrifugal heating apparatus of FIG. 6, when the temperature is maintained at a temperature higher than the melting point of the low melting point metal, only the low melting point metal is melted and the molten low melting point metal is clean from the rotor by applying centrifugal force. The melting point of the aluminum is 660 ° C, and some of the lower low melting metals are exemplarily listed, and the melting point of lithium (Li) is 186 ° C, and the melting point of magnesium (Mg) is 650 ° C and lead (Pb). Melting | fusing point of silver 327 degreeC, tin (Sn) is 232 degreeC, melting | fusing point of zinc (Zn) is 419 degreeC, and melting | fusing point of gallium (Ga) is 30 degreeC. The low melting point metal in the present invention is sufficient to be lower than the melting point of aluminum and is not limited to any of the specific metals listed above.
이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.Hereinafter is a preferred embodiment of the present invention.
<실시예><Example>
도 6은 원주 방향의 냉각 통로가 실현된 다이캐스트 회전자를 효과적으로 제작하기 위하여 도입된 원심분리를 이용한 저융점 금속 스페이서의 용출 분리 장치의 개략도인데, 본 발명에 사용되는 분리 장치는 외부의 가열로(8)와, 이 가열로의 내부에 장치되는 다이캐스트 회전자(7)와, 다이캐스트 회전자(7)의 내부 공간에 장치됨과 동시에 다이캐스트 하부를 지지하여 회전시키는 회전샤프트(9)와, 회전샤프트(9)의 하부에서 회전시 진동을 저감시키는 베어링(10)과, 베어링의 하부에서 상기 장치들의 하중을 지지하는 고정 다이(11)와, 고정다이 내부에 장치되어 회전 샤프트에 회전력을 전달하는 모터(12)로 구성되어 있다.6 is a schematic diagram of an elution separation device for a low melting point metal spacer using centrifugal separation introduced to effectively manufacture a die-cast rotor in which a circumferential cooling passage is realized. The separation device used in the present invention is an external heating furnace. (8), a die cast rotor (7) installed inside the furnace, a rotary shaft (9) which is installed in the inner space of the die cast rotor (7) and supports and rotates the die cast lower portion; , A bearing 10 for reducing vibration during rotation at the lower part of the rotary shaft 9, a fixed die 11 for supporting the load of the devices at the lower part of the bearing, and a fixed die 11 mounted inside the fixed die to provide rotational force to the rotating shaft. It consists of the motor 12 which transmits.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
상기와 같은 본 발명은 저융점 금속을 이용함에 있어서 최대 핵심요소인 원심분리를 이용한 분리 장치를 적용함으로서 완벽한 저융점 금속의 분리를 가능하게 하여 주 발명품인 원주 방향의 냉각통로를 갖는 다이캐스트 타입 회전자의 제작을 가능하게 한 장점이 있다.The present invention as described above is a die cast type circuit having a circumferential cooling passage which is the main invention by enabling the separation of the perfect low melting point metal by applying the separation device using centrifugation which is the largest core element in using the low melting point metal. There is an advantage that makes the former possible.
즉, 종전의 중 대형 다이캐스트 회전자에 원주 방향의 냉각 통로를 실현함으로서 회전자의 냉각을 극대화하여 회전자 온도 상승을 억제함으로 출력의 입장에서 2차 측 저항을 줄이면서 운전하게 되므로 2차 동손이 줄어들고 아울러 1차 측 권선 저항도 상대적으로 낮은 온도에서 운전하게 됨을 의미한다. 대형기기의 특성상 온도상승을 억제함으로써 생기는 부수적 효과 중 효율 및 역율이 향상되고 이는 시스템의 안정적 동작을 도모할 수 있다는 장점이 있다. In other words, by circumferentially cooling passages in the medium and large die-cast rotors, maximizing the cooling of the rotors to suppress the rise of the rotor temperature, thereby reducing the secondary side resistance from the standpoint of the output. This means that the primary winding resistance will also be operated at relatively low temperatures. Due to the characteristics of large equipment, the efficiency and power factor are improved among the side effects caused by suppressing the temperature rise, which has the advantage of enabling stable operation of the system.
아울러 기계적으로는 회전자의 국부 과열에 따른 불균형적인 열팽창을 줄일 수 있어서, 제품의 내구성 및 ,기계 요소의 수명 연장, 사고율 감소를 꾀할 수 있다는 등의 장점이 있다. In addition, mechanically, it is possible to reduce the unbalanced thermal expansion due to local overheating of the rotor, and thus the durability of the product, the life of the mechanical element, and the accident rate can be reduced.
도 1은 냉각통로가 없는 기존의 다이캐스트 회전자, 1 is a conventional die cast rotor without a cooling passage,
도 2는 원주방향의 냉각통로가 형성된 다이캐스트 회전자, Figure 2 is a die cast rotor formed with a circumferential cooling passage,
도 3은 회전자 철심 낱장,3 is a rotor iron core sheet,
도 4는 저융점 금속으로 제작된 일정두께의 철심 모양의 덕트 스페이서,4 is a constant thickness iron core duct spacer made of a low melting point metal,
도 5는 저융점 금속 덕트 스페이서가 사용된 상태에서 용탕 사출이 완료된 다이캐스트 회전자,5 is a die cast rotor in which melt injection is completed in a state in which a low melting point metal duct spacer is used;
도 6은 원심분리의 원리가 도임된 덕트스페이서의 분리장치,Figure 6 is a separation device of the duct spacer is directed to the principle of centrifugation,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
(1) : 상부 엔드링 (2) : 철심(1): upper end ring (2): iron core
(3) : 하부 엔드링 (4) : 핀(3): lower end ring (4): pin
(5) : 팬 블레이드 (6) : 덕트 스페이서(5): fan blade 6: duct spacer
(7) : 다이캐스트 회전자 (8) : 가열로(7): die-cast rotor (8): heating furnace
(9) : 회전샤프트 (10) : 베어링(9): rotary shaft (10): bearing
(11) : 고정 다이 (12) : 모터(11): fixed die 12: motor
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20101101 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121105 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |