KR100463233B1 - 전동기의 수냉식 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 어뢰의 전동기 냉각장치에 있어서, 전동기의 상단에 축방향으로 형성된 축방향 유입관로와, 상기 축방향 유입관로와 인접하여 나란히 형성된 축방향 유출관로와, 상기 축방향 유입관로에 형성된 유입구와, 상기 축방향 유출관로에 형성된 유출구와, 일단은 상기 축방향 유입관로의 측면에 연결되고, 타단은 상기 축방향 유출관로의 측면에 연결되어 상기 전동기를 감싸도록 링형상으로 형성됨과 아울러, 수개가 나란히 축방향을 따라서 설치된 원주방향관로를 포함하여 구성된 전동기의 수냉식 냉각장치를 제공함으로써, 부피를 최소화하며 냉각효율을 극대화하도록 한다.

Description

전동기의 수냉식 냉각장치{A WATER COOLING APPARATUS OF MOTOR}

본 발명은 어뢰에 적용되는 고출력 전동기의 수냉식 냉각 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 부피를 최소화하며, 냉각효율이 극대화 되도록 냉각관로가 형성된 전동기의 수냉식 냉각 장치에 관한 것이다.

어뢰란 어형수뢰(魚形水雷)의 약칭으로서, 자동장치에 의해서 물 속을 전진하면서 군함 잠수함 등을 폭발하는 폭탄을 말한다. 상기 어뢰는 물속에서 전진하기 위해 고출력 전동기를 사용하며, 상기 전동기 등에 의해 250°C정도의 고열이 발생한다. 또한, 어뢰는 그 지름이 고정되어 있기 때문에 상기와 같은 고열을 제한된 공간에서 효율적으로 냉각시키기 위해서는 최적의 냉각 장치의 구조가 필요하다.

도 1 내지 도3은 종래의 어뢰 전동기 냉각장치의 구성을 도시한 것으로서, 도1은 어뢰의 일부파단 평면도, 도2는 냉각장치의 사시도, 도3은 냉각장치의 다른 예이다.

종래의 어뢰는 어뢰 본체(10)와, 상기 어뢰 본체(10)에 내부에 위치하여 상기 어뢰의 동작을 제어하는 제어부(20)와, 프로펠러(60)를 회전시키기 위한 전동기부(30)와, 상기 전동기부(30)의 구동축에 연결되어 전동기의 속도를 감소하는 감속기부(50)와, 상기 감속기부(50)에 일단이 연결된 프로펠러축(61)과, 상기 프로펠러축(61)의 타단에 연결된 프로펠러(60)와, 상기 전동기부(30)의 측면에 설치된 전력전자부(40)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전동기부(30)의 외부에 설치되어, 상기 전동기부(30)와 상기 감속기부(50)와, 상기 전력전자부(40)에서 발생한 열을 냉각하는 냉각장치(70)가 구비된다.

상기 냉각장치(70)는 해수를 이용하여 상기 전동기부(30)등을 냉각하는 수냉식 냉각장치로서 전동기의 과열을 막아, 전동기의 출력밀도를 향상시키는 역할을 한다.

도2는 냉각장치의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 전동기부(30)의 외부에 상기 냉각장치(70)가 설치되어 있다.

상기 전동기부(30)는 전동기(31)와, 상기 전동기(31)를 고정하는 프레임(32)으로 구성된다.

상기 냉각장치(70)는 상기 프레임(32)의 외부에 솔레노이드 형태의 튜브가 감싸도록 설치된 전동기 냉각관로(71)로 구성된다. 또한, 상기 냉각관로(71)에 해수가 유입되는 유입구(72)가 상기 냉각관로(71)의 일단에 연결되어 있고, 상기 냉각관로(71)에서 해수가 토출되는 유출구(73)가 상기 냉각관로(71)의 타단에 연결되어 있다.

상기와 같은 구성을 가진 종래의 어뢰의 동작은 다음과 같다.

어뢰를 추진하기 위해 고출력 전동기에 전원이 인가되면, 제어부(20)에서 전력전자부(40)에 신호를 보내 동작시킴으로서, 전력이 전동기부(30)에 인가가 되어 전동기(31)가 구동되어, 상기 감속기부(50)를 거쳐, 상기 프로펠러(60)가 작동하여 상기 어뢰가 움직인다.

또한, 상기 유입구(72)로부터 해수가 유입되어, 상기 솔레노이드형의 냉각관로(71)를 거쳐, 상기 유출구(73)를 통해 토출됨으로서, 상기 전동기구부(30)와 상기 전력전자부(40) 및 감속기부(50)에서 발생한 열을 냉각시키게 된다.

다만, 도시된 바와 같이, 냉각관로(71)가 프레임(32)의 외부에 위치하여, 냉각관로(71)의 손상과, 부식에 의한 누수의 위험이 있다.

도3은 종래의 냉각장치의 다른 예이다.

도시된 바와 같이, 냉각장치는 해수가 유입되는 유입구(75)와, 상기 유입구(75)에 연결되는 링형상의 유입구 허브링(76)과, 해수가 유출되는 유출구(77)와, 상기 유출구(77)에 연결되는 링형상의 유출구 허브링(78)과, 일단이 상기 유입구 허브링(76)의 내주면에 연결이 되고, 타단은 상기 유출구 허브링(78)의 내주면에 연결되는 냉각관로(74)를 포함하여 구성된다.

상기 냉각관로(74)는 상기 전동기부(30)를 감싸도록 상기 유입구 허브링(76)에서 축방향으로 연장된 후 "U" 자형으로 절곡이 되어 상기 유출구 허브링(78)에 연결이 된다.

다만, 상기와 같은 냉각장치는 상기 유입구 및 유출구 허브링(76,78)과, 상기 냉각관로(74)가 이층구조로 형성이 되어 냉각장치의 부피를 많이 차지한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 부피를 최소화하며 냉각효율을 극대화 할 수 있는 전동기 냉각장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

도1 내지 도3은 종래의 어뢰 전동기 냉각장치의 구성을 도시한 것으로서,

도1은 어뢰의 일부파단 평면도

도2는 냉각장치의 사시도

도3은 냉각장치의 다른 예의 사시도

도4 내지 도6은 본 발명의 일실시예의 구조를 도시한 것으로서,

도4는 어뢰의 일부파단 평면도

도5는 도4의 냉각장치와, 전동기부의 사시도

도6은 도5의 냉각수 관로의 사시도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

30: 전동기부 100: 수냉식 냉각장치

111: 축방향 유입관로 112: 축방향 유출관로

113: 원주방향관로 114: 유입구

115: 유출구

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 전동기의 상단에 축방향으로 형성된 축방향 유입관로와, 상기 축방향 유입관로와 인접하여 나란히 형성된 축방향 유출관로와, 상기 축방향 유입관로에 형성된 유입구와, 상기 축방향 유출관로에 형성된 유출구와, 일단은 상기 축방향 유입관로의 측면에 연결되고, 타단은 상기 축방향 유출관로의 측면에 연결되어 상기 전동기를 감싸도록 링형상으로 형성됨과 아울러, 수개가 나란히 축방향을 따라서 설치된 원주방향관로를 포함하여 구성된 전동기의 수냉식 냉각장치를 제공한다.

또한, 상기 유입구와, 상기 유출구는 상기 유입관로와, 상기 유출관로의 일단에 인접하여 위치하며, 상기 유입구와, 상기 유출구에서 축방향으로 멀어짐에 따라, 상기 원주방향관로의 관로의 폭이 점점 커지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 축방향 유입관로는 상기 유입구에서 축방향으로 진행함에 따라, 상기 원주방향관로가 연결된 측면이 내측으로 경사져 그 관로의 폭이 좁아지며, 상기 축방향 유출관로는 상기 유출구에서 축방향으로 진행함에 따라, 상기 원주방향관로가 연결된 측면이 내측으로 경사져 그 관로의 폭이 좁아지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 축방향 유입관로와, 상기 축방향 유출관로와, 상기 원주방향관로는 전동기의 고정자를 고정하는 프레임의 내부에 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도4 내지 도6은 본 발명의 일실시예의 구조를 도시한 것으로서, 도4는 어뢰의 일부파단 평면도, 도5는 도4의 냉각장치와, 전동기부의 사시도, 도6은 도5의 냉각수 관로의 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 어뢰는 어뢰 본체(10)와, 상기 어뢰 본체(10)에 내부에 위치하여 상기 어뢰의 동작을 제어하는 제어부(20)와, 프로펠러(60)를 회전시키기 위한 전동기부(30)와, 상기 전동기부(30)의 구동축에 연결되어 전동기의 속도를 감소하는 감속기부(50)와, 상기 감속기부(50)에 일단이 연결된 프로펠러축(61)과, 상기 프로펠러축(61)의 타단에 연결된 프로펠러(60)와, 상기 전동기부(30)의 측면에 설치된 전력전자부(40)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전동기부(30)의 외부에 설치되어, 상기 전동기부(30)와 상기 감속기부(50)와, 상기 전력전자부(40)에서 발생한 열을 냉각하는 냉각장치(100)가 구비된다.

또한 상기 어뢰의 외부에 형성되어 해수를 유입하는 외부유입구(214)와, 외부로 해수를 유출하는 외부유출구(215)와, 상기 외부유입구(214)와, 상기 냉각장치(100)를 연결하는 유입파이프(224)와, 상기 외부유출구(215)와 상기 냉각장치(100)를 연결하는 유출파이프(225)가 더 구비된다.

도5는 도4의 냉각장치와, 전동기부의 사시도이다.

상기 전동기부(30)는 상기 감속기부(50)와 연결되는 구동축(33)과, 상기 구동축(33)에 의해 지지되어 회전하는 회전자(34)와, 상기 회전자(34)와 대향되게 위치하여 고정된 고정자(35)를 포함하여 구성된다.

상기 냉각장치(100)는 상기 전동기부(30)의 고정자(35)를 고정하는 프레임과, 상기 프레임의 내부에 형성된 냉각수 관로(110)를 포함하여 구성된다.

상기 프레임은 상기 고정자(35)를 압입하여 보호 지지하는 내부프레임(120)과, 상기 내부프레임(120)의 외주면에 설치되어 밀폐 고정되는 외부프레임(130)으로 구성된다.

상기 냉각수 관로(110)는 상기 내부프레임(120)과, 상기 외부프레임(130)사이에 형성된다. 냉각수 관로(110)를 형성하는 방법은 상기 내부프레임(120)의 외주면에 냉각수 관로(110)를 절삭 형성한 후, 상기 외부프레임(130)을 결합하여 용접 등의 방법으로 고정을 한다.

또한, 상기 외부프레임(130)의 일단에는 상기 냉각수 관로(110)에 냉각수를 유입할 수 있도록 형성된 냉각수 유입구(114)와, 순환한 냉각수가 토출될 수 있도록 형성된 냉각수 유출구(115)가 구비된다. 상기 냉각수 유입구(114)는 상기 유입파이프(224)의 일단과 연결이 되며, 상기 냉각수 유출구(115)는 유출파이프(225)의 일단과 연결이 된다.

상기와 같이 냉각수 관로(110)가 상기 전동기부(30)를 고정하는 프레임(120,130)의 내부에 형성되므로, 관로의 손상과 부식에 의한 누수 위험성이 현저히 감소된다.

도6은 도5의 냉각수 관로(110)의 사시도이다.

상기 냉각수 관로(110)는 전동기부(30)의 축방향으로 형성된 축방향 유입관로(111)와, 상기 축방향 유입관로(111)와 인접하여 나란히 형성된 축방향 유출관로(112)와, 상기 축방향 유입관로(111)에 형성된 유입구(114)와, 상기 축방향 유출관로(112)에 형성된 유출구(115)와, 일단은 상기 축방향 유입관로(111)의 측면에 연결되고, 타단은 상기 축방향 유출관로(112)의 측면에 연결되어, 상기 전동기부(30)를 감싸도록 링형상으로 형성된 원주방향관로(113)를 포함하며 구성된다. 또한, 상기 원주방향관로(113)는 서로 평행하게 나란히 수개가 축을 따라서 설치가 된다.

상기와 같이 상기 원주방향관로(113)가 상기 축방향 유입관로(111)와, 상기 축방향 유출관로(112)의 측면에 연결되어, 단층구조를 하고 있어서, 종래에 비하여 차지하는 공간이 절약된다.

또한, 상기 원주방향관로(113)는 유입구(114)와, 상기 유출구(115)에서 축방향으로 멀어짐에 따라, 그 관로의 폭이 점점 커지도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 원주방향관로(113)는 유입구(114)측에 설치된 첫 번째 원주방향관로(113a)의 폭에 비해, 축방향으로 떨어져서 설치되는 두 번째 원주방향관로(113b)의 폭이 더 크다. 또한, 두 번째 원주방향관로(113b)의 폭에 비해 세 번째 원주방향관로(113c)의 폭이, 세 번째 원주방향관로(113d)의 폭에 비해 네 번째 원주방향관로(113d)의 폭이 더 크게 형성되는 등 점차 폭이 넓게 형성된다.

이는 상기 축방향 유입관로(111)에 유입된 냉각수가 상기 유입구(114)에서 축방향으로 멀어짐에 따라 속도가 떨어지게 된다. 따라서, 원주방향관로(113)의 폭을 동일하게 하는 경우, 유입구(114)에서 떨어져서 설치된 원주방향관로(113)에 유입되는 냉각수의 양이 적게 되어 냉각효율이 떨어지며, 그 결과로, 끝단에 위치한 감속기부(50)를 효과적으로 냉각할 수 없게 된다. 따라서, 상기와 같이 원주방향관로(113)의 폭을 축방향으로 갈수록 넓어지게 함으로서, 냉각수 관로(110) 전체에 냉각수가 골고루 유동이 되도록 한다.

또한, 상기 축방향 유입관로(111)는 상기 유입구(114)에서 축방향으로 진행함에 따라, 상기 원주방향관로(113)가 연결된 측면(111a)이 내측으로 경사져 그 관로의 폭이 좁아지도록 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 냉각수가 유입구(114)에 유입되어, 상기 축방향 유입관로(111)에 흘러감에 따라서, 냉각수가 상기 원주방향관로(113)에 용이하게 유입하게 된다. 즉, 상기 냉각수가 상기 축방향 유입관로(111)를 흘러감에 따라, 원주방향관로(113)의 하단면(117)에 의해 냉각수가 용이하게 상기 원주방향관로(113)에 유입하게 된다.

또한, 상기 축방향 유출관로(112)는 상기 유출구(115)에서 축방향으로 진행함에 따라, 상기 원주방향관로(113)가 연결된 측면(112a)이 내측으로 경사져 그 관로의 폭이 좁아지는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 원주방향관로(113)에서 유출되는 냉각수가 상기 축방향 유출관로(112)에 흐르는 냉각수의 흐름을 방해하지 않으면서 용이하게 유출될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예의 동작에 관하여 설명한다.

어뢰를 추진하기 위해 고출력 전동기에 전원이 인가되면, 제어부(20)에서 전력전자부(40)에 신호를 보내 동작시킴으로서, 전력이 전동기부(30)에 인가가 되어 구동축(33)이 회전하게 되고, 그 회전력이 상기 감속기부(50)를 거쳐, 상기 프로펠러(60)에 전달되어 프로펠러(60)가 작동하여 상기 어뢰가 움직인다.

또한, 상기 외부유입구(214)로부터 유입된 해수는 상기 유입파이프(224)를거쳐, 상기 냉각장치의 유입구(114)로 흘러 들어오게 된다. 상기 해수는 상기 축방향 유입관로(111)를 통해, 상기 원주방향관로(113)로 유입되어 상기 축방향 유출관로(112)를 통해 상기 유출관로(115)와, 상기 유출파이프(225)를 거쳐 상기 외부유출구(215)를 통해 외부로 토출된다.

상기 해수가 상기 냉각수 관로(110)를 통과하면서 상기 전동기부(30)와, 상기 전력전자부(40)와, 상기 감속기부(50)에서 발생한 열을 냉각시키게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 냉각장치는 원주방향관로(113)가 축방향 유입관로(111)와, 축방향 유출관로(112)의 측면에 연결되어, 단층구조를 하고 있으므로, 종래에 비하여 차지하는 공간이 절약된다

또한, 원주방향관로(113)의 폭을 축방향으로 갈수록 크게 함으로서, 냉각수 관로(110) 전체에 냉각수가 골고루 유동이 되도록 한다.

또한, 원주방향관로(113)가 연결된 축방향 유입관로와 축방향 유출관로의 측면(111a, 112a)이 내측으로 경사져, 원주방향관로에 냉각수가 용이하게 유입 유출할 수 있도록 한다.

또한, 냉각수 관로(110)가 상기 전동기부(30)를 고정하는 프레임의 내부에 형성되므로, 관로의 손상과 부식에 의한 누수 위험성이 현저히 감소된다.

Claims (4)

1. 전동기의 상단에 축방향으로 형성된 축방향 유입관로와;

   상기 축방향 유입관로와 인접하여 나란히 형성된 축방향 유출관로와;

   상기 축방향 유입관로에 형성된 유입구와;

   상기 축방향 유출관로에 형성된 유출구와;

   일단은 상기 축방향 유입관로의 측면에 연결되고, 타단은 상기 축방향 유출관로의 측면에 연결되어 상기 전동기를 감싸도록 링형상으로 형성됨과 아울러, 수개가 나란히 축방향을 따라서 설치된 원주방향관로를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동기의 수냉식 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유입구와, 상기 유출구는 상기 유입관로와, 상기 유출관로의 일단에 인접하여 위치하며;

   상기 유입구와, 상기 유출구에서 축방향으로 멀어짐에 따라, 상기 원주방향관로의 폭이 점점 넓어지는 것을;

   특징으로 하는 전동기의 수냉식 냉각장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 축방향 유입관로는 상기 유입구에서 축방향으로 진행함에 따라, 상기원주방향관로가 연결된 측면이 내측으로 경사져 그 관로의 폭이 좁아지며;

   상기 축방향 유출관로는 상기 유출구에서 축방향으로 진행함에 따라, 상기 원주방향관로가 연결된 측면이 내측으로 경사져 그 관로의 폭이 좁아지는 것을;

   특징으로 하는 전동기의 수냉식 냉각장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 축방향 유입관로와, 상기 축방향 유출관로와, 상기 원주방향관로는 전동기의 고정자를 고정하는 프레임의 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 전동기 수냉식 냉각장치.