Abstract
This study evaluates the magnitudes and distributions of contact tangential forces with the swaging depth of punch acting at the contact surfaces between a rotor core slot and a Cu bar during a sequential rotor core swaging process. The effects of the core slot shape on the magnitudes and distributions of the total contact forces were investigated to improve the productivity of the rotor core swaging process. Parametric elastic-plastic numerical analyses were performed using simplified two-dimensional cyclic symmetric plane strain models to evaluate the contact force distributions at the contact surfaces. The numerical analysis results show that the total contact tangential forces increased by about 55% with the adjacent Cu bar swaging process. The length of the core slot is a dominant factor in the core slot design as result of the increased total contact tangential forces during the swaging process of the rotor core.
산업체에서 널리 사용되고 있는 유도전동기의 회전자를 제작하기 위하여 rotor core slot에 Cu bar를 열박음(shrinkage fit)작업으로 고정한 후 bar 표면을 punch로 원주방향으로 순차적으로 1.5~3mm 압입(swaging)작업시 rotor core slot과 bar 접촉면에 작용하는 contact tangential force의 크기와 분포를 단순화된 2차원 plane strain 해석모델을 사용하여 각각의 압입조건에 대하여 평가하였으며 또한 생산성 향상을 고려한 rotor core slot 설계시 slot 형상에 따른 접촉력 분포를 평가하여 rotor core slot 설계시 필요한 정보를 제공하고자 수치해석적인 방법을 사용하여 parametric study를 수행하였다. 이러한 탄소성 수치해석 결과 1) rotor core 압입작업시 bar 접촉면에 작용하는 contact force는 소성변형이 먼저 발생하는 bar 상부에 크게 작용하며 2) 순차적인 rotor core 압입작업시 bar 접촉면에 작용하는 total contact force는 바로 인접한 bar에 대한 압입작업에 의해서만 영향을 받으며 그 영향으로 약 55% 정도 total contact force가 증가하며 3) 생산성을 고려하여 rotor core를 설계하는 경우에 contact force를 증가시키기 위해서는 core slot의 폭보다 길이를 길게 하는 것이 바람직하다는 사실을 알 수 있었다.