KR101881257B1 - 적층코아 및, 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 낱장의 슬롯 개수가 소수이고 인터록 탭의 개수가 슬롯의 개수보다 작은 경우, 또는 낱장에 형성된 슬롯의 개수와 인터록 탭의 개수가 공약수를 가지지 않는 경우에도 인덱스 적층과 인덱스 스큐 적층을 적용할 수 있다.

Description

적층코아 및, 그 제조방법{Laminated core and, manufacturing methods for the same}
본 발명은 적층코아 및, 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 낱장의 슬롯 개수가 소수(素數, prime number)이고 인터록 탭의 개수가 슬롯의 개수보다 작은 경우, 또는 낱장에 형성된 슬롯의 개수와 인터록 탭의 개수가 공약수를 가지지 않는 경우에도 인덱스 적층과 인덱스 스큐 적층을 적용할 수 있는 적층코아 및, 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 낱장을 적층하여 제조되는 적층 코아는 발전기나 모터의 회전자 및 고정자로 사용되며, 이를 제조하는 방법은 당업계에 이미 알려져 있다.
도 1에는 낱장(10)이 적층되어 만들어진 적층 코아(20)가 도시되어 있다. 원형인 낱장(10)의 중심에는 샤프트 홀(11)이 형성된다. 샤프트 홀(11)의 외곽으로는 낱장(10)의 외주(外周)측에 방사상으로 다수의 슬롯(12)이 형성된다.
상기 샤프트 홀(11)을 중심으로 그 외측에는 복수의 인터록 탭(14)이 형성된다. 도 2에 나타난 바와 같이, 인터록 탭(14)은 아래로 엠보싱된 오목부로서, 낱장(10)이 적층될 때 상부 낱장(10)의 인터록 탭(14)이 바로 아래의 낱장(10)에 형성된 인터록 탭(14)과 억지 끼워 맞춤으로 결합되어 적층 코아(20)가 형성되도록 한다.
상기 적층 코아(20)는 적층 코아 제조 장치에 의하여 제조된다. 적층코아(20)의 제조에 관해서는 대한민국 특허등록 제10-0578043호, 대한민국 특허등록 제10-0762744호 등에 개시되어 있는데, 아래에서는 도 3과 도 4를 참조하여 상기 제조 방법 중의 하나를 예시적으로 설명하기로 한다.
적층 코아 제조 장치는 슬롯 형성부(30), 카운터홀 형성부(40), 샤프트홀 형성부(50), 인터록 탭 형성부(60) 및, 블랭킹부(70)를 구비한다.
적층 코아 제조 장치의 프레스 몸체(80)에는 금속 스트립(1)을 스탬핑하거나 블랭킹하는 다양한 형상과 기능을 가진 핀펀치(30a)(40a)(50a)(60a)들 및 블랭크 블록(70a)이 장착되어 있고, 다이 몸체(82)에는 핀펀치(30a)(40a)(50a)(60a)들과 상응하는 펀치홀(30b)(40b)(50b)(60b)들이 형성되고, 블랭크 블록(70a)과 상응하는 적층배럴(70b)이 설치되어 있다.
낱장(10)은 길다란 형상의 금속 스트립(1)을 적층 코아 제조 장치에 공급함으로써 제조된다. 제1 단계(Ⅰ)에서는 슬롯 형성부(30)가 소정의 이송 수단(미도시)에 의하여 주기적으로 이송되는 금속 스트립(1)을 천공하여 복수의 슬롯(12)들을 형성한다. 이어서, 금속 스트립(1)은 제2 단계(Ⅱ)에서 대기 상태가 된다. 다음으로, 금속 스트립(1)은 제3 단계(Ⅲ)로 이동되어 카운터 공정을 거치게 된다. 상기 카운터 공정은 적층 코아(20)를 소정 매수로 적층한 다음 분리시키기 위해 인터록 탭(14)이 형성될 지점에 카운터 홀(19)을 형성하기 위한 공정이다. 이러한 카운터 공정은 모든 낱장(10)에 대해서 수행되는 것이 아니며, 정해진 적층 코아(20)의 두께에 따라, 예를 들어 20회에 1번 등으로 수행된다. 카운터 공정이 수행될 경우에는 금속 스트립(1)의 인터록 탭(14) 형성 위치가 펀치핀(40a)에 의해 천공되며, 공정이 수행되지 않을 경우에는 아이들(idle) 공정으로서 그냥 지나치게 된다.
다음으로, 제4 단계(Ⅳ)에서는 중심부의 샤프트 홀(11)이 천공된다. 이어서, 1피치 더 전진한 금속 스트립(1)은 제5 단계(Ⅴ)의 엠보싱 공정에서 엠보싱핀(60a)에 의해 샤프트 홀(11) 주위의 복수의 지점이 아래로 가압되어 인터록 탭(14)이 형성된다. 인터록 탭(14)은 상면이 오목하고 하면이 볼록하다. 제6 단계(Ⅵ)는 아이들(idle) 공정으로서, 금속 스트립(1)은 어떠한 처리도 이루어지지 않는 채로 제7 단계(Ⅶ)를 위한 대기상태로 있게 된다.
제7 단계(Ⅶ)는 금속 스트립(1)을 블랭킹하여 낱장(10)를 제조하고, 낱장(10)를 적층함으로써 적층 코아(20)를 완성하는 공정이다. 이 단계에서 낱장(10)의 외곽은 블랭크 블록(70a)에 의해 절단되어 금속 스트립(1)으로부터 분리된다.
분리된 낱장(10)는 블랭크 블록(70a)에 의해 적층배럴(70b) 속으로 밀려들어가면서 이미 적층되어 있는 낱장(10)의 상면에 적층된다. 이때, 상부 낱장(10)의 인터록 탭(14)의 하면 볼록부가 하부 낱장(10)의 인터록 탭(14)의 상면 오목부 내에 삽입되어 억지 끼워맞춤 결합되기 때문에 낱장(10)들이 서로 적층될 수 있다. 소정 매수 예컨대, 20장의 낱장(10)이 동일한 과정에 의해 적층된 뒤에, 상기 카운터 공정에서 인터록 탭(14) 대신에 카운터 홀(19)이 형성된 낱장(10)가 블랭킹 되어 그 위에 적층되면, 상기 낱장(10)에는 인터록 탭(14)이 없으므로 낱장(10)은 더 이상 적층되지 않고 분리되게 된다. 이렇게 제조된 적층 코아(20)는 별도의 배출구를 통해 외부로 배출된다.
한편, 낱장(10)의 두께 편차로 인해서 낱장(10)이 적층된 적층 코아(20)가 수직을 이루지 못하고 어느 한쪽으로 기울어지는 것을 방지하기 위해서 낱장(10)의 적층시에는 적층배럴(70b)을 소정 적층간격마다 소정 각도씩 회전시켜준다. 이러한 방법을 본 명세서에서 '인덱스 적층'이라고 하기로 한다. 인덱스 적층에 관해서는 대한민국 특허등록 제10-0578043호 등에 개시되어 있다. 인덱스 적층에서는 적층된 낱장들의 슬롯(122)이 수직을 이룬다.
그리고, 인덱싱을 하면서 낱장들을 적층하되, 낱장들의 슬롯이 경사지도록 적층하는 방법을 본 명세서에서 인덱스 스큐 적층이라 하기로 한다.
상기 인덱스 적층 공정에서는 적층배럴(70b)이 소정 각도씩 회전되는데, 상기 소정 각도는 이웃하는 인터록 탭(14)들이 낱장(10)의 중심과 이루는 각도이거나 상기 각도의 정수 배수이어야 하고, 이와 동시에 상기 소정 각도는 이웃하는 슬롯(12)들이 낱장(10)의 중심과 이루는 각도이거나 상기 각도의 정수 배수이어야 한다. 물론, 적층배럴(70b)의 회전각도는 360˚ 보다 작아야 한다.
만약, 상기 조건이 만족되지 않는 각도로 적층배럴(70b)이 회전되면 슬롯(12)들이 일직선을 이루지 못하거나 인터록 탭(14)들이 서로 끼워맞춤 결합을 하지 못하게 된다.
도 1을 예로 들어 설명하면, 이웃하는 슬롯(12)들이 45˚를 이루고 이웃하는 인터록 탭(14)들이 45˚를 이루는 경우에는 적층배럴(70b)의 회전각도가 45˚, 또는 45˚의 정수 배수가 되어야 한다.
만약, 슬롯(12)의 개수가 10개라서 이웃하는 슬롯(12)이 36˚를 이루고 인터록 탭(14)이 5개라서 이웃하는 인터록 탭(14)들이 72˚를 이루는 경우에는 적층배럴(70b)의 회전각도가 72˚ 또는 72˚의 정수 배수인 각도이어야 하고, 적층배럴(70b)이 36˚의 각도로 회전되어서는 안 된다.
한편, 슬롯(12)의 개수는 발전기나 모터에 대해 요구되는 물성에 따라 정해지는데 예를 들어, 슬롯(12)의 개수가 23개인 경우에는 적층배럴(70b)의 회전 가능한 각도가 15.6522˚(360/23)이거나 15.6522˚의 정수 배수인 31.3044˚, 46.9566˚, 62.6088˚ 등이다. 그런데, 상기 회전 각도가 가능한 인터록 탭(14)의 개수는 23개 또는 23의 정수 배수 뿐인데, 만약 인터록 탭(14)의 개수가 이렇게 많으면 인터록 탭(14)에 응력이 집중되기 때문에 낱장(10)의 강도가 낮아져서 파손될 위험성이 크고 모터 등의 물성에도 영향을 준다는 문제점이 있다.
상기 문제점은 슬롯(12)의 개수가 소수(素數, prime number)이고 인터록 탭(14)의 개수가 슬롯(12)의 개수 보다 작은 경우, 또는 슬롯(12)의 개수와 인터록 탭(14)의 개수가 공약수를 가지지 않는 경우에 발생하게 된다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 출원인은 도 5와 같은 낱장을 적층하여 이루어지는 적층 코아를 개발하였고, 이를 대한민국 특허등록 제1130177호로 등록을 받았다. 상기 낱장(90)은 길게 형성된 인터록 탭(91)과, 인터록 탭(91)의 한쪽 끝단에서 낱장(90)을 관통하도록 형성된 관통공(92)을 포함한다.
적층시에 상부 낱장(90)의 인터록 탭(91)이 하부 낱장(90)의 관통공(92)과 인터록 탭(91)에 설치되므로, 인터록 탭(91) 사이의 각도가 15.6522˚ 또는 15.6522˚의 정수 배수가 되지 않더라도 적층이 가능하게 된다.
그러나, 이러한 낱장은 인터록 탭(91)이 길게 형성되고 관통공(92)이 형성되므로 적층체의 강도가 낮아진다는 문제점이 있다. 그리고, 인터록 탭(91)과 관통공(92)으로 인해 제품의 물성(자로 등)에 영향을 줄 수도 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 낱장의 슬롯 개수가 소수(素數, prime number)이고 인터록 탭의 개수가 슬롯의 개수보다 작은 경우, 또는 낱장에 형성된 슬롯의 개수와 인터록 탭의 개수가 공약수를 가지지 않는 경우에도 인덱스 적층을 적용할 수 있는 적층코아 및, 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
한편, 상기 제조 방법은 인덱스 스큐 적층을 적용하는 경우에도 사용될 수 있는데, 이러한 점에 대해서는 아래에서 상세히 설명될 것이다. 그리고, 본 발명의 목적은 인덱스 스큐 적층을 적용한 적층 코아 및 그 제조방법을 제공하는 것도 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 적층코아는 아래와 같은 낱장을 적층하여 만들어진다.
즉, 상기 낱장은 복수 개의 슬롯(122)이 외주측에 형성되고, 인터록 탭(T)(T1)(T2)이 낱장에 형성되되, 서로 이웃하는 인터록 탭(T)들과 서로 이웃하는 인터록 탭(T)(T1) 및 서로 이웃하는 인터록 탭(T2)(T)은 각각 낱장의 중심을 기준으로 소정 각도(p˚)를 이룬다.
그리고, 서로 이웃하는 인터록 탭(T1)(T2)은 낱장의 중심을 기준으로 상기 각도(p˚) 보다 작은 각도(q˚)를 이루고, 인터록 탭(T2)의 측방향에는 관통공(126)이 낱장을 관통하도록 형성되며, 관통공(126)은 인터록 탭(T1)과 각도(p˚)를 이룬다.
인덱스 적층 또는 인덱스 스큐 적층의 경우, 관통공(126)에는 상부 낱장의 인터록 탭(T1)의 하면 볼록부가 억지 끼움으로 결합되며, 적층된 낱장들의 관통공(126)을 연결한 선은 나선을 이루게 된다.
각도(p˚)와 각도(q˚)는 아래의 식을 만족한다.
[식]
p˚ - q˚ = (p˚ × n) - 360˚
n : 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 총 개수
인덱스 적층의 경우, 각도(p˚)는 서로 이웃하는 슬롯(122)이 낱장의 중심과 이루는 각도(r˚)의 m배이고, 적층된 낱장들의 슬롯(122)을 서로 연결한 선은 수직을 이룬다. 그리고, m은 1이상의 정수이고, 바람직하게는 2 이상의 정수이다.
인덱스 스큐 적층의 경우, 각도(p˚)는 서로 이웃하는 슬롯(122)이 낱장의 중심과 이루는 각도(r˚)의 m배 보다 약간 작거나 약간 크고, 적층된 낱장들의 슬롯(122)을 서로 연결한 선은 경사지게 된다. 그리고, m은 1이상의 정수이고, 바람직하게는 2 이상의 정수이다.
각각의 낱장에는 하나의 관통공(126)이 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 각각의 낱장에서 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 전체 개수와 슬롯(122)의 개수는 공약수를 갖지 않거나, 각각의 낱장에서 슬롯(122)의 개수는 소수이고 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 총 개수는 슬롯(122)의 개수보다 작다.
한편, 본 발명에 따른 적층 코아 제조 방법은, (a) 금속 스트립에 복수 개의 슬롯(122)들과 인터록 탭(T)(T1)(T2)을 형성하고 인터록 탭(T2)의 측방향에 관통공(126)을 형성하여 낱장을 제조하는 단계; 및, (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 낱장을 블랭킹하여 적층체에 적층한 후 적층체를 소정 각도(p˚)로 회전시키는 단계;를 포함한다.
본 발명은 낱장의 슬롯 개수가 소수이고 인터록 탭의 개수가 슬롯의 개수보다 작은 경우, 또는 낱장에 형성된 슬롯의 개수와 인터록 탭의 개수가 공약수를 가지지 않는 경우에도 인덱스 적층과 인덱스 스큐 적층을 적용할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 적층코아는, 기존의 적층코아(90)와 비교하여, 인터록 탭의 길이가 짧고 관통공이 하나만 형성되므로 강도가 우수하다.
도 1은 종래 기술에 따른 적층 코아를 보여주는 사시도.
도 2는 도 1의 II-II'선에 따른 단면도.
도 3은 종래 기술에 따른 적층 코아 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 정면도.
도 4는 도 3의 적층 코아 제조 장치에 의하여 낱장이 제조되는 공정을 금속 스트립에 표현한 평면도.
도 5는 종래 기술에 따른 또 다른 적층 코아를 구성하는 낱장을 보여주는 평면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층 코아를 보여주는 사시도.
도 7은 도 6의 적층 코아를 구성하는 낱장을 보여주는 평면도.
도 8은 도 7의 낱장이 블랭킹되어 적층 배럴에 수납된 후 적층 배럴의 회전에 의해 소정 각도(p˚)로 회전된 상태를 보여주는 평면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층 코아를 보여주는 사시도.
도 10은 도 9의 적층 코아를 구성하는 낱장을 보여주는 평면도.
도 11은 도 10의 낱장이 블랭킹되어 적층 배럴에 수납된 후 적층 배럴의 회전에 의해 소정 각도(p˚)로 회전된 상태를 보여주는 평면도.
도 12는 도 11의 낱장 위에 도 10의 낱장이 결합된 것을 보여주는 평면도.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 적층코아를 구성하는 낱장을 보여주는 평면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
그리고, [발명의 배경이 되는 기술]에서 언급된 대한민국 특허등록 제10-0578043호, 제10-0762744호, 제1130177호의 특허등록 공보에 개시된 내용은 본 발명의 배경 기술을 이해하고 본 명세서를 보충하기 위한 한도 내에서 본 명세서에 포함된다.
[제1 실시예]
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층코아를 보여주는 사시도이고, 도 7은 상기 적층코아를 구성하는 낱장을 보여주는 평면도이다.
도면에 나타난 바와 같이, 적층코아(100)는 낱장(120)이 적층되어 이루어진다. 낱장(120)은 중앙에 형성된 샤프트 홀(124)과, 낱장(120)의 외주(外周)측에 방사상으로 형성된 복수 개의 슬롯(122)과, 샤프트 홀(124)을 중심으로 소정 각도(p˚)를 이루면서 배치된 복수 개의 인터록 탭(T)과, 샤프트 홀(124)을 중심으로 소정 각도(q˚)를 이루면서 배치된 인터록 탭(T1)(T2)과, 인터록 탭(T2)의 측방향에 형성된 관통공(126)을 구비한다.
상기 슬롯(122)의 개수와 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 개수는 공약수를 가지지 않고, 더욱 바람직하게는 슬롯(122)의 개수가 소수(素數, prime number)이고 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 개수가 슬롯(122)의 개수보다 작다. 도면에 나타난 바와 같이, 슬롯(122)은 23개이고 인터록 탭(T)(T1)(T2)은 6개이다. 아래에서는 슬롯(122)이 23개이고 인터록 탭(T)(T1)(T2)이 6개인 경우를 예로 들어서 설명을 하겠지만, 본 발명의 기술적 사상은 이 경우에만 한정되지 않고 슬롯(122)의 개수와 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 개수가 상기 조건을 만족하는 경우에 적용될 수 있다.
슬롯(122)이 23개이고 각 슬롯(122)은 일정 간격으로 반복적으로 형성되므로, 서로 이웃하는 슬롯(122)이 낱장(120)의 중심과 이루는 각도(r˚)는 약 15.6522˚(360˚/23)이다.
인터록 탭(T)(T1)(T2)은 낱장(120)이 펀칭(가압)되어 형성된 부분으로서, 상기 펀칭으로 인해서 낱장(120)의 상면에는 홈이 형성되고 낱장(120)의 하면에는 홈과 대응되는 볼록부가 형성된다. 도 7 ~ 8에서는 이해를 돕기 위해서 인터록 탭(T1)을 붉은 색으로 표시하고 인터록 탭(T2)을 초록색으로 표시하였으며, 관통공(126)은 빗금으로 표시하였다. 한편, 이러한 표시 방법은 아래의 제2,3 실시예에서도 적용된다.
서로 이웃하는 인터록 탭(T)은 낱장(120)의 중심을 기준으로 일정한 각도(p˚)를 이룬다. 각도(p˚)와 각도(r˚)는 아래의 수학식 1을 만족한다.
[수학식 1]
각도(p˚) = 각도(r˚) × m
m은 1 이상의 정수이지만, 바람직하게는 2 이상의 정수이다.
일 예로서, 도 6 ~ 7의 경우는 m=4이고 상기 각도(p˚)는 62.6088˚(360˚/23 × 4)이다.
인터록 탭(T1)(T2)은 서로 이웃하도록 형성되고, 낱장(120)의 중심을 기준으로 소정 각도(q˚)를 이룬다. 각도(q˚)는 각도(p˚) 보다 크기가 작다.
그리고, 서로 이웃하는 인터록 탭(T)(T1) 및, 서로 이웃하는 인터록 탭(T2)(T)은 각각 낱장(120)의 중심과 각도(p˚)를 이룬다.
관통공(126)은 낱장(120)을 관통하도록 형성된다. 관통공(126)은 인터록 탭(T2)의 측방향에 형성된다. 인덱스 적층시, 관통공(126)에는 상부 낱장(120)의 인터록 탭(T1)이 억지 끼움으로 결합된다.
관통공(126)과 인터록 탭(T2)은 낱장(120)의 중심을 기준으로 각도(p˚ - q˚)를 이룬다. 각도(p˚)와 각도(q˚)는 아래의 수학식 2를 만족한다.
[수학식 2]
p˚ - q˚ = (p˚ × n) - 360˚
n : 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 총 개수
관통공(126)의 천공은 샤프트 홀(124) 천공 단계(도 3의 IV 단계)와 엠보싱 공정(도 3의 v 단계) 사이에서 이루어지거나, 엠보싱 공정에서 이루어지거나, 엠보싱 공정과 블랭킹 공정(도 3의 VII 단계) 사이에서 이루어질 수 있다.
인터록 탭(T)(T1)(T2)과 관통공(126)이 형성된 낱장(120)은 블랭킹 공정에서 블랭킹되어 적층 배럴(70b)의 내부에 수납된다. 그리고, 인덱스 적층시, 적층 배럴(70b)은 매번의 블랭킹 후에 소정 각도(p˚)로 회전하게 된다. 따라서, 블랭킹시 도 7과 같은 배치를 갖던 낱장(120)은 상기 회전에 의해서 적층 배럴(70b) 내부에서 도 8과 같은 배치를 갖게 되며, 도 8과 같이 배치된 낱장(하부 낱장, 120) 위에 새롭게 블랭킹된 낱장(상부 낱장, 120)이 결합된다. 그러므로, 하부 낱장(120)의 관통공(126)에는 상부 낱장(120)의 인터록 탭(T1)의 하면 볼록부가 억지 끼움으로 결합된다. 그리고, 이러한 적층이 계속되면 적층된 낱장(120)들의 관통공(126)을 연결한 선은 아래측에서 상측을 향한 나선을 이루게 된다.
[제2 실시예]
제1 실시예에서는, 인덱스 적층이 이루어지므로, 적층 배럴(70b)이 슬롯 사이의 각도(r˚)의 정수배(도면에서는 4배)의 각도로 회전되고, 이에 따라 적층된 낱장(120)들의 슬롯(122)이 수직을 이룬다.
이에 비해, 제2 실시예에서는, 인덱스 스큐 적층이 이루어지므로, 적층 배럴(70b)이 슬롯 사이의 각도(r˚)의 정수배(도면에서는 4배)가 아닌 각도로 회전되고, 이에 따라 적층된 낱장들의 슬롯(122)이 경사를 이룬다. 도 9는 제2 실시예에 따른 적층코아의 일 예를 보여주는 사시도이고, 도 10은 상기 적층코아를 구성하는 낱장을 보여주는 평면도이다. 그리고, 도 9 ~ 10의 도면 참조부호 중에서 도 1 ~ 8의 도면 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다.
적층코아(200)는 낱장(220)이 적층되어 이루어진다. 낱장(220)은 중앙에 형성된 샤프트 홀(124)과, 낱장(220)의 외주(外周)측에 방사상으로 형성된 복수 개의 슬롯(122)과, 샤프트 홀(124)을 중심으로 소정 각도(p˚)를 이루면서 배치된 복수 개의 인터록 탭(T)과, 샤프트 홀(124)을 중심으로 소정 각도(q˚)를 이루면서 배치된 인터록 탭(T1)(T2)과, 인터록 탭(T2)의 측방향에 형성된 관통공(126)을 구비한다. 그리고, 낱장(220)은 수학식 2를 만족한다.
적층코아(200)는, 적층 코아(100)와 비교하여, 각도(p˚)가 슬롯 사이의 각도(r˚)의 정수배가 아니라는 차이점이 있다. 도면을 참조하여 설명하면, 슬롯 사이의 각도(r˚)는 15.6522˚(360˚/23)인데, 각도(p˚)는 61.9827˚로서 각도(r˚)의 4배 보다 약간 작다. 그리고, 적층 배럴(70b)은 매번의 블랭킹 후에 각도(p˚)씩 반시계 방향으로 회전(위에서 바라볼 때의 반시계 방향)되므로, 적층된 낱장들의 슬롯(122)은 아래쪽에서 위쪽을 향해 오른쪽으로 경사를 형성하게 된다. 한편, 본 명세서에서는 각도(p˚)가 각도(r˚)의 정수배 보다 약간 작은 경우를 설명하지만, 각도(p˚)는 각도(r˚)의 정수배 보다 약간 클 수도 있는데 본 명세서를 참조한 당업자라면 이 점을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 과정을 도 11 ~ 12를 참조하여 설명하면 아래와 같다.
도 11은 도 10의 낱장이 블랭킹되어 적층 배럴(70b)에 수납된 후 적층 배럴(70b)이 각도(p˚)만큼 반시계 방향으로 회전되었을 때의 상태를 보여준다. 그리고, 이러한 낱장(하부 낱장, 220)의 위에 새롭게 블랭킹된 낱장(상부 낱장, 220)이 결합된다.
도 12는 상,하부 낱장이 결합된 상태를 보여준다. 이해를 돕기 위해서 상부 낱장(220)은 붉은 선으로 표시되고 하부 낱장(220)은 검은 선으로 표시되었다. 도면에 나타난 바와 같이, 상부 낱장(220)의 슬롯(122)이 하부 낱장(220)의 슬롯(122) 보다 우측에 있으므로, 적층된 낱장(220)들의 슬롯(122)은 우측으로 경사진 선을 형성함을 알 수 있다.
[제3 실시예]
제1,2 실시예는 낱장의 슬롯 개수가 소수이고 인터록 탭의 개수가 슬롯의 개수보다 작은 경우, 또는 낱장에 형성된 슬롯의 개수와 인터록 탭의 개수가 공약수를 가지지 않는 경우에 인덱스 적층과 인덱스 스큐 적층을 사용하여 낱장을 적층하는 것을 보여준다.
그런데, 본 발명의 기술적 사상은 슬롯 개수가 소수가 아닌 경우 및, 슬롯의 개수와 인터록 탭의 개수가 공약수를 가지는 경우에도 적용될 수 있다. 제3 실시예는 이러한 경우를 예시적으로 보여준다.
도 13은 제3 실시예에 따른 낱장을 보여주는 도면으로서, 슬롯이 10개이고 인터록 탭이 5개인 경우에 인덱스 스큐 적층을 위한 인터록 탭과 관통공의 배치를 보여준다.
도면에 나타난 바와 같이, 서로 이웃하는 인터록 탭(T)과 서로 이웃하는 인터록 탭(T)(T1) 및 서로 이웃하는 인터록 탭(T2)(T)은 각각 낱장(320)의 중심을 기준으로 각도(p˚)를 이루고, 서로 이웃하는 인터록 탭(T1)(T2)은 각도(p˚) 보다 작은 각도(q˚)를 이루며, 관통공(126)과 인터록 탭(T2)은 각도(p˚- q˚)를 이룬다. 상기 각도(p˚)(q˚)는 수학식 2를 만족한다.
각도(p˚)는 슬롯(122) 사이의 각도(r˚)의 정수배가 아니다. 슬롯 사이의 각도(r˚)는 36˚(360˚/10)인데, 각도(p˚)는 73.5˚로서 각도(r˚)의 2배 보다 약간 크다. 그리고, 적층 배럴(70b)은 매번의 블랭킹 후에 각도(p˚)씩 반시계 방향으로 회전(위에서 바라볼 때의 반시계 방향)되므로, 적층된 낱장들의 슬롯(122)은 아래쪽에서 위쪽을 향해 왼쪽으로 경사를 형성하게 된다. 한편, 본 명세서에서는 각도(p˚)가 각도(r˚)의 정수배 보다 약간 큰 경우를 설명하지만, 각도(p˚)는 각도(r˚)의 정수배 보다 약간 작을 수도 있는데 본 명세서를 참조한 당업자라면 이 점을 쉽게 알 수 있을 것이다.
적층시, 하부 낱장(320)의 관통공(126)에는 상부 낱장(320)의 인터록 탭(T1)이 억지끼움으로 결합되는데, 이 점은 제1,2 실시예와 동일한다.
[적층 코아의 제조 방법]
그러면, 본 발명에 따른 적층코아(100)의 제조방법을 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 제조방법은 슬롯 형성단계(도 3의 I), 카운터 홀 형성단계(III), 샤프트홀 형성단계(Ⅳ), 인터록 탭과 관통공 형성단계(V), 블랭킹 단계(VII)를 포함한다.
아래에서는 상기 각 단계에 대해서 [발명의 배경이 되는 기술]에서 설명된 부분을 생략하고 본 발명의 특징적인 부분만을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 슬롯 형성단계에서는 핀펀치(30a)를 이용하여 슬롯(122)을 형성한다. 상기 슬롯(122)의 개수는 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 개수와 공약수를 가지지 않고, 바람직하게는 상기 슬롯(122)의 개수가 소수이고 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 개수가 슬롯(122)의 개수보다 작다.
슬롯(122)이 형성된 금속 스트립(1)은 카운터홀 형성부(40)로 이동된다. 이 카운터 공정은 적층 코아(100)를 소정 매수로 적층한 다음 분리시키기 위해 인터록 탭(T)(T1)(T2)이 형성될 지점에 카운터 홀을 형성하기 위한 공정이다. 이러한 카운터 공정은 모든 낱장(120)에 대해서 수행되는 것이 아니며, 정해진 적층 코아(100)의 두께에 따라, 예를 들어 20회에 1번 등으로 수행된다. 카운터 공정이 수행될 경우에는 금속 스트립(1)의 인터록 탭(T)(T1)(T2) 형성 위치가 펀치핀(40a)에 의해 천공되며, 공정이 수행되지 않을 경우에는 아이들(idle) 공정으로서 그냥 지나치게 된다.
이어서, 금속 스트립(1)은 샤프트 홀 형성부(50)로 이동된다. 샤프트 홀 형성부(50)는 샤프트 홀(124)을 형성하는데, 이 공정은 [발명의 배경이 되는 기술]란에서 설명된 바와 동일하다.
샤프트 홀(124)이 형성된 금속 스트립(1)은 인터록 탭 형성부로 이동한다.
인터록 탭 형성부는 인터록 탭(T)(T1)(T2)과 관통공(126)을 형성한다. 인터록 탭 형성부는 인터록 탭(T)(T1)(T2)을 형성할 수 있고 상부 프레스(80)에 설치된 핀 펀치들을 구비한다. 상부 프레스(80)가 하부 다이(82)에 대해서 왕복이동하면 상기 핀 펀치 중 하나는 금속 스트립(1)을 관통하여 관통공(126)을 형성하고 나머지 핀 펀치는 금속 스트립(1)을 가압하여 인터록 탭(T)(T1)(T2)을 형성하고 한다. 전술한 바와 같이, 은 금속 스트립(1)이 가압되어 형성된 것으로서 상기 가압에 의해서 금속 스트립(1)의 상면에는 오목부가 형성되고 하면에는 볼록부가 형성된다.
인터록 탭(T)(T1)(T2)과 관통공(126)이 형성된 금속 스트립(1)은 블랭킹부(70)로 이동된다. 블랭킹부(70)는 블랭킹 펀치(70a)를 이용하여 금속 스트립(1)으로부터 낱장(120)를 블랭킹한 후 적층배럴(70b)의 내부에 이미 적층된 낱장(120)의 적층체에 결합시킨다. 이 때, 적층배럴(70b)은 낱장(120)이 적층될 때마다 소정 각도로 회전되는데, 이 회전으로 인해서 하부 낱장(120)의 관통공(126)에 상부 낱장(120)의 인터록 탭(T1)이 결합된다.
한편, 카운터 홀이 형성된 낱장은 인터록 탭(T)(T1)(T2)이 없기 때문에 억지 끼움 결합이 이루어지지 않고 하부의 적층체와 분리된다.
이상에서는 관통공(126)이 V 단계에서 형성된 것을 설명하였으나, 관통공(126)은 Ⅳ 단계와 V 단계 사이에서 형성되거나, V 단계와 VII 단계 사이에서 형성될 수 있다.
위에서는 적층 코아(100)의 제조 방법만을 설명하였으나, 제2,3 실시예의 적층코아 제조방법은 상술한 설명을 참조하면 쉽게 알 수 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
10, 90, 120, 220, 320 : 낱장
20, 100, 200 : 적층 코아
122 : 슬롯
124 : 샤프트 홀
126 : 관통공
T, T1, T2 : 인터록 탭

Claims (6)

  1. 복수 개의 낱장이 적층된 적층코아에 있어서,
    복수 개의 슬롯(122)이 낱장의 외주측에 형성되고, 인터록 탭(T)(T1)(T2)이 낱장에 형성되되, 서로 이웃하는 인터록 탭(T)들과 서로 이웃하는 인터록 탭(T)(T1) 및 서로 이웃하는 인터록 탭(T2)(T)은 각각 낱장의 중심을 기준으로 소정 각도(p˚)를 이루고,
    서로 이웃하는 인터록 탭(T1)(T2)은 낱장의 중심을 기준으로 상기 각도(p˚) 보다 작은 각도(q˚)를 이루며, 인터록 탭(T2)의 측방향에는 관통공(126)이 낱장을 관통하도록 형성되며, 관통공(126)은 인터록 탭(T1)과 각도(p˚)를 이루고,
    관통공(126)에는 상부 낱장의 인터록 탭(T1)의 하면 볼록부가 억지 끼움으로 결합되며, 적층된 낱장들의 관통공(126)을 연결한 선이 나선을 이루게 되며,
    아래의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층코아.
    [식]
    p˚ - q˚ = (p˚ × n) - 360˚
    n : 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 총 개수
  2. 제1항에 있어서,
    각도(p˚)는 서로 이웃하는 슬롯(122)이 낱장의 중심과 이루는 각도(r˚)의 m배이고, 적층된 낱장들의 슬롯(122)을 서로 연결한 선은 수직을 이루며, m은 2 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 적층코아.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 낱장에는 하나의 관통공(126)이 형성되고,
    각각의 낱장에서 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 전체 개수와 슬롯(122)의 개수는 공약수를 갖지 않거나, 각각의 낱장에서 슬롯(122)의 개수는 소수이고 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 총 개수는 슬롯(122)의 개수보다 작은 것을 특징으로 하는 적층코아.
  4. (a) 금속 스트립에 복수 개의 슬롯(122)들과 인터록 탭(T)(T1)(T2)을 형성하고 인터록 탭(T2)의 측방향에 관통공(126)을 형성하여 낱장을 제조하는 단계; 및,
    (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 낱장을 블랭킹하여 적층체에 적층한 후 적층체를 소정 각도(p˚)로 회전시키는 단계;를 포함하고,
    서로 이웃하는 인터록 탭(T)들과 서로 이웃하는 인터록 탭(T)(T1) 및 서로 이웃하는 인터록 탭(T2)(T)은 각각 낱장의 중심을 기준으로 소정 각도(p˚)를 이루고,
    서로 이웃하는 인터록 탭(T1)(T2)은 낱장의 중심을 기준으로 상기 각도(p˚) 보다 작은 각도(q˚)를 이루며, 관통공(126)은 낱장을 관통하도록 형성되며, 관통공(126)은 인터록 탭(T1)과 각도(p˚)를 이루고,
    관통공(126)에는 상부 낱장의 인터록 탭(T1)의 하면 볼록부가 억지 끼움으로 결합되며, 적층된 낱장들의 관통공(126)을 연결한 선이 나선을 이루게 되며,
    아래의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층코아 제조방법.
    [식]
    p˚ - q˚ = (p˚ × n) - 360˚
    n : 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 총 개수
  5. 제4항에 있어서,
    각도(p˚)는 서로 이웃하는 슬롯(122)이 낱장의 중심과 이루는 각도(r˚)의 m배이고, 적층된 낱장들의 슬롯(122)을 서로 연결한 선은 수직을 이루며, m은 2 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 적층코아 제조방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    각각의 낱장에는 하나의 관통공(126)이 형성되고,
    각각의 낱장에서 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 전체 개수와 슬롯(122)의 개수는 공약수를 가지지 않거나, 각각의 낱장에서 슬롯(122)의 개수는 소수이고 인터록 탭(T)(T1)(T2)의 총 개수는 슬롯(122)의 개수보다 작은 것을 특징으로 하는 적층코아 제조방법.
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