KR100901751B1 - 다기능 통합형 전동기의 하우징 - Google Patents

다기능 통합형 전동기의 하우징 Download PDF

Info

Publication number
KR100901751B1
KR100901751B1 KR1020070051784A KR20070051784A KR100901751B1 KR 100901751 B1 KR100901751 B1 KR 100901751B1 KR 1020070051784 A KR1020070051784 A KR 1020070051784A KR 20070051784 A KR20070051784 A KR 20070051784A KR 100901751 B1 KR100901751 B1 KR 100901751B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
housing
motor
control board
electric motor
Prior art date
Application number
KR1020070051784A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080104683A (ko
Inventor
김현철
공영경
정현기
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020070051784A priority Critical patent/KR100901751B1/ko
Publication of KR20080104683A publication Critical patent/KR20080104683A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100901751B1 publication Critical patent/KR100901751B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/26—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of printed conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/16—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the cooling medium circulates through ducts or tubes within the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

본 발명은 전동기부, 인버터부, 제어보드부, 감속기부, 냉각장치부, 브라켓부 등이 각각 분리되어 있거나 일부 결합되어 있는 것을 통합하여 하우징 내에 일체형으로 구성한 다기능 통합형 전동기의 하우징에 관한 것으로,
전동기부(10)와, 각종 제어 소자가 설치되는 인버터부(20)와, 인버터부(20)의 제어를 위한 제어보드(35)가 구비된 제어보드부(30)와; 전동기부(10)의 회전축(15)이 결합되는 감속기부(40)를 포함하는 다기능 통합형 전동기에 구비되어 상기한 장치들을 지지 고정하는 다기능 통합형 전동기의 하우징에 있어서,
전동기부(10)가 내장됨과 아울러 외측에 인버터부(20)가 설치될 수 있도록 함과 아울러 좌우 양측에 각각 형성되어 제어보드(30) 및 감속기부(40)가 각각 결합될 수 있도록 하는 개구부를 구비하여, 상기한 장치들이 각각 결합되어 일체화되도록 하는 메인 하우징(50)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 전동기의 체적을 감소시킴과 동시에 제한된 공간에의 설치가 용이하게 하며, 경량, 컴팩트, 고출력, 고밀도, 고효율의 다기능 전동기를 제작할 수 있도록 한다.
전동기, 인버터, 제어보드, 냉각, 하우징, 감속기, 통합, 체적감소, 컴팩트

Description

다기능 통합형 전동기의 하우징{Housing Assembly of Multi Function Motor}
도 1은 본 발명에 의한 다기능 통합형 전동기의 하우징이 개략적으로 도시된 단면도.
도 2는 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징의 분해도.
도 3은 본 발명의 주요 구성 요소가 도시된 참고도.
도 4는 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징의 상세 단면도.
도 5는 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징의 측단면도.
도 6은 본 발명의 요부 구성인 인버터부의 상세도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 전동기부 11: 회전자 세트
12: 고정자 세트 15: 회전축
20: 인버터부 21, 36: 지지대
30: 제어보드부 35: 제어보드
40: 감속기부 41: 선 기어
42: 링 기어 43: 유성기어
44: 캐리어 45: 출력축
50: 메인 하우징 51: 하우징 브라켓
52: 전동기 브라켓 53: 엔코더
60: 커버 70: 냉각장치부
71: 유입구 72: 유출구
73: 냉각관로
본 발명은 다양한 기능을 구비한 전동기의 하우징에 관한 것으로서, 특히 속도제어용 전동기와 같이 전동기부, 인버터부, 제어보드부, 감속기부, 냉각장치부, 브라켓부 등이 각각 분리되어 있거나 일부 결합되어 있는 것을 통합하여 하우징 내에 일체형으로 구성한 다기능 통합형 전동기의 하우징에 관한 것이다.
일반적으로 전동기의 하우징은 고정자를 구성하는 적층된 코어의 외부를 보호하는 기능을 가지며 권선 및 코어에서 발생한 열을 방열하는 구조를 갖는 주물 재질의 보호 커버형의 하우징이다. 더불어 전동기의 하우징은 권선이 인입되는 터미널 단자 박스와 전동기의 회전자 축에 대한 베어링 지지가 가능한 전부 브라켓 및 후부 브라켓을 포함하여 구성되고 있다.
또, 일반적인 전동기 운전시 발생하는 열은 전동기 외부의 하우징에 부착된 냉각팬 또는 냉각핀 등에 의해 방열되며, 이들에 의해 전동기가 냉각되도록 하고 있다. 그러나, 속도제어용 전동기의 경우 고속 운전 또는 고 토크 운전을 하게 되므로, 일반적인 냉각팬이나 냉각핀 등으로 냉각하는데 한계가 있다. 따라서, 속도제어용 전동기의 경우에는 전동기의 하우징 부분에 수냉 또는 공냉의 냉각장치를 추가로 설치하고 있다.
한편, 속도제어용 전동기는 기본형 전동기 외에 속도 제어를 위해 위치 및 속도를 검출하는 엔코더(Encoder), 전동기의 주파수 및 전압을 제어하는 인버터부를 추가로 요구하고 있다. 또, 전원 입력으로 직류전원이 요구되는 경우 정류기를 요구하고 있으며, 교류전원이 요구되는 경우에도 정류기를 이용하여 직류전원으로 변환한 후 이를 다시 교류전원으로 변환하여 사용하는 것이 일반적이다.
이를 위하여 인버터부 내부에는 전동기의 상(相)제어(制御)를 위해 순차적으로 스위칭 온(On)/오프(Off)되는 전력 전자 스위칭소자, 스위칭 소자를 온/오프시키는 게이트 드라이버(Gate Driver), 게이트 드라이버에 온/오프 지령을 보내는 마이크로 프로세서(Micro Processor)로 구동되는 제어보드부, 5V, 15V 전원을 공급하는 SMPS(Switching Mode Power Supply), 전력 스위칭소자의 스위칭시 발생하는 전력 노이즈 및 회로를 보호하는 각종 커패시터 필터(Capacitor Filter) 등이 구성된다.
그리고, 속도제어용 전동기는 제어를 위하여 마이크로 프로세서를 사용하고 있다. 즉, 속도제어용 전동기는 매우 정밀한 제어가 요구되기 때문에 주로 컴퓨터를 이용한 제어를 하고 있으나, 최근에는 CPU(Central Processing Unit)에 의해 제어되는 디지털 신호 처리장치(DSP: Digital Signal Processor), 제어순서 및 제어 알고리즘을 구현하는 EPLD(Electrically Programmable Logic Device), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환기, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환기 등이 포함된 제어보드부를 일반적인 전동기와 분리하여 구성하고 있다.
한편, 속도제어용 전동기는 고속 운전 및 고토크 운전을 위하여 전동기의 출력단에 감속기를 설치하고 있는데, 이로 인하여 전동기 내부의 회전자는 고속 운전하지만 출력축은 저속으로 회전하고 있다. 감속기는 일반적으로 유성기어형 감속기를 사용하고 있으며, 전동기의 회전자와 연결된 선 기어(Sun Gear)와, 출력축에 연결되는 캐리어(Carrier)와, 상기 캐리어에 의해 지지되고 상기 선 기어의 외측에 배치되는 복수의 유성기어(Planet Gear) 및 상기 유성기어를 개재하여 선 기어에 연결되어 상기 유성기어 및 선 기어가 일정하게 회전하게 하는 링 기어(Ring Gear) 등으로 이루어져 있다.
그러나, 상기한 종래의 속도제어용 전동기는 전동기부와 인버터부, 제어보드부, 감속기부, 냉각장치부 등이 각각 분리되어 있거나 일부 결합된 구조로 되어 있어 부피가 커지게 되고 그로 인하여 제한된 공간에 설치하기에 부적합한 문제점이 있다.
또, 속도제어용 전동기를 구성하는 주요 구성요소가 여러 부분으로 분리 설치되므로 컴팩트화가 곤란한 다른 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전동기를 구성하는 각종 요소들이 하우징에 일체형으로 결합될 수 있도록 함으로써 전동기의 체적을 감소시킴과 동시에 제한된 공간에 설치가 용이한 다기능 통합형 전동기의 하우징을 제공하는데 그 목적이 있다.
또, 본 발명은 전동기부와 인버터부, 제어보드부, 감속기부, 냉각장치부, 브라켓부 등을 통합하여 일체화할 수 있도록 함으로써 경량, 컴팩트, 고출력, 고밀도, 고효율의 다기능 전동기를 제작할 수 있도록 한 다기능 통합형 전동기의 하우징을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징은, 전동기부와, 각종 제어 소자가 설치되는 인버터부와, 상기 인버터부의 제어를 위한 제어보드가 구비된 제어보드부와; 상기 전동기부의 회전축이 결합되는 감속기부를 포함하는 전동기의 하우징에 있어서, 상기 전동기부와 인버터부, 제어보드부 및 감속기부가 내외측 및 좌우 개구부에 각각 결합되어 일체화되도록 하는 메인 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징은, 상기 메인 하우징 외측에 설치되어 상기 인버터부 및 제어보드부를 보호하는 커버가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징에 따르면, 상기 메인 하우징은, 상기 전동기부가 내장되고 외측에 상기 인버터부가 설치되며 일측 개구부에 상기 감속기부가 결합되는 하우징 브라켓과, 상기 하우징 브라켓의 타측 개구부에 결합되며 상기 제어보드부가 설치되는 전동기 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징에 따르면, 상기 메인 하우징은, 상기 전동기부와 인버터부 및 감속기부의 냉각을 위한 냉각장치부를 더 구비하고; 상기 냉각장치부는 청수 또는 공기가 입출되는 유입구 및 유출구를 구비하며, 청수 또는 공기가 유동하는 냉각관로는 원주방향 및 축방향 냉각이 모두 가능하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징에 따르면, 상기 커버는 상기 메인 하우징의 외측에 설치되는 지지대에 의해 지지되는 것을 특징으로 하며, 상기 인버터부의 구성품을 지지하는 지지대는 상기 메인 하우징의 모서리부에 설치되고, 상기 제어보드부에 설치되는 지지대는 상기 메인 하우징을 구성하는 전동기 브라켓에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 다기능 통합형 전동기의 하우징이 개략적으로 도시된 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징의 분해도이며, 도 3은 본 발명의 주요 구성 요소가 도시된 참고도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징의 상세 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징의 측단면도이며, 도 6은 본 발명의 주요 구성 요소인 인버터부의 상세도이다.
본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징은, 전동기부(10)와, 각종 제어 소자가 설치되는 인버터부(20)와, 상기 인버터부(20)의 제어를 위한 제어보드(35)가 구비된 제어보드부(30)와; 상기 전동기부(10)의 회전축(15)이 결합되는 감속기부(40);를 포함하는 다기능 통합형 전동기에서 상기한 장치들을 지지 고정하는 것으로서,
상기 전동기부(10)와 인버터부(20), 제어보드부(30) 및 감속기부(40)가 내외측 및 좌우 개구부에 각각 결합되어 일체화되도록 하는 메인 하우징(50)과; 상기 메인 하우징(50) 외측에 설치되어 상기 인버터부(20) 및 제어보드부(30)를 보호하는 커버(60)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 메인 하우징(50)은, 상기 전동기부(10)가 내장되고 외측에 상기 인버터부(20)가 설치되며 일측 개구부에 상기 감속기부(40)가 결합되는 하우징 브라켓(51)과, 상기 하우징 브라켓(51)의 타측 개구부에 결합되며 상기 제어보드부(30)가 설치되는 전동기 브라켓(52)과, 상기 하우징 브라켓(51) 내부의 각종 장치, 즉 전동기부(10)와 인버터부(20) 및 감속기부(40) 등을 냉각시키기 위한 냉각장치부(70)를 포함하여 구성된다. 한편, 상기 전동기 브라켓(52)은 상기 전동기부(10)의 결합을 위하여 상기 하우징 브라켓(51)과의 결합 및 분해가 가능한 구조로 형성되며, 상기 하우징 브라켓(51)의 감속기부(40) 결합 부분은 고정된 구조로 형성된다. 그리고, 상기 하우징 브라켓(51)의 내주면에는 키 홈(도시 생략)이 형성되어 상기 전동기부(10)가 고정될 수 있도록 한다.
한편, 상기 냉각장치부(70)는 청수 또는 공기가 입출되는 유입구(71) 및 유출구(72)를 구비하며, 청수 또는 공기가 유동하는 냉각관로(73)는 원주방향 및 축방향 냉각이 모두 가능하게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 냉각장치부(70)는 수냉식 또는 공냉식 중 어느 것을 사용하여도 무방하며, 수냉식의 경우 상기 하우징 브라켓(51)에 형성된 워터 재킷 또는 상기 하우징 브라켓(51)에 결합되는 수관형 냉각장치를 사용하고, 공냉식의 경우 상기 전동기부(10)의 일측에 결 합된 송풍팬을 사용하거나 상기 하우징 브라켓(51)에 형성된 에어 재킷을 사용할 수도 있다. 다만, 재킷형이나 수관형 냉각장치의 경우 청수 또는 공기 입출을 위한 청수입출 조절부(도시 생략) 또는 공기입출 조절부(도시 생략)를 더 포함한다. 이 경우 청수입출 조절부 또는 공기입출 조절부는 직렬구조 또는 병렬구조 중 어느 것이든 사용할 수 있으나, 청수입출 조절부가 병렬구조인 경우에는 집수기를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전동기 브라켓(52)의 외측에는 상기 전동기부(10)의 회전축(15)의 회전량을 감지하는 엔코더(53) 및 상전류 센서가 배치되는 것이 바람직하며, 상기 하우징 브라켓(51)은 상기 전동기부(10)에서 발생한 진동이 외부로 전달되는 것을 차단 또는 감쇄하는 댐퍼(도시 생략)를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 전동기부(10)는 회전축(15)과 코어 및 영구자석이 포함되는 회전자 세트(11)와, 상기 회전자 세트(11)의 주위에 위치되어 상기 회전자 세트(11)와 이격되도록 상기 메인 하우징(50) 내면에 부착되고 코어 및 고정자 권선을 포함하는 고정자(12) 세트를 포함하여 구성된다. 또, 상기 인버터부(20)는 스위칭 소자, 게이트 드라이버, SMPS, 커패시터 필터, 전원 단자, 각종 센서 중 하나 이상이 배치되어 이루어진다. 그리고, 상기 감속기부(40)는 상기 전동기부(10)의 회전축(15)이 결합되는 입력측의 선 기어(41)와, 복수의 유성기어(43)를 개재하여 상기 선 기어(41)와 치합되는 링 기어(42)와, 출력축(45)과 일체로 형성되고 상기 유성기어(43)를 지지하는 고정요소로서의 캐리어(44)를 포함한다.
그리고, 상기 제어보드부(30)는 CPU에 의해 제어되는 디지털 신호 처리장 치(DSP), 제어순서 및 제어 알고리즘을 구현하는 EPLD, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환기, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환기 등이 제어보드(35)에 배치되어 이루어진다.
한편, 상기 메인 하우징(50)의 외측에는 지지대(21)(36)가 설치되어 상기 커버(60)를 지지하게 되는데, 상기 인버터부(20)의 구성품을 지지하는 지지대(21)는 상기 메인 하우징(50)의 모서리부에 설치되며, 상기 제어보드부(30)에 설치되는 지지대(36)는 상기 메인 하우징(50)을 구성하는 전동기 브라켓(52)에 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 메인 하우징(50)은 일반 알루미늄 재질로 형성하여 경량화하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징은 속도제어용 전동기는 물론 다른 구조의 전동기에도 적용이 가능하며, 목적에 따라 일부 설계를 변경하여 적용할 수 있다.
전동기부(10)는 메인 하우징(50) 내부에 위치하며, 고정자 세트(12)의 코어가 하우징 브라켓(51)의 내주면에 형성된 키 홈(도시 생략)을 따라 조립되며, 볼트 등에 의해 고정된다. 상기 전동기부(10)는 일반적인 전동기의 구성요소 중 하우징 부분을 제외한 나머지 부분이 메인 하우징(50) 내에 위치하게 되는데, 회전자 세트(11)와 고정자 세트(12)로 이루어진 전동기부(10)가 상기 메인 하우징(50) 내에 가공되어 있는 키 홈에 삽입되어 고정된다.
이때, 상기 고정자 세트(12)의 고정자 권선에 의해 발생하는 열은 메인 하우 징(50)에 구비된 냉각장치부(70)를 흐르는 냉각수 등에 의해 냉각된다. 상기 전동기부(10)의 조립은 전동기 브라켓(52)이 제거된 상태에서 고정자 세트(12)를 조립한 후 회전자 세트(11)를 조립하게 되며, 회전축(15)에 부착되는 베어링은 고정자 세트(12) 및 회전자 세트(11)를 조립하기 전에 하우징 브라켓(51)의 베어링 하우징에 조립한다. 이와 같이 메인 하우징(50)에 회전자 세트(12)가 조립되면 전동기 브라켓(52)을 조립하게 되는데, 전동기 브라켓(52)의 베어링 하우징에도 조립 전에 베어링을 조립한 후 하우징 브라켓(51)에 조립하게 된다. 물론, 분해는 상기 조립의 역순으로 진행하면 된다.
인버터부(20)는 상기 메인 하우징(50)의 외부에 설치되는 지지대(21) 및 커버(60)에 의해 구분된 영역 내에 스위칭 전력소자, 게이트 드라이버, SMPS, 커패시터 필터, 전원단자, 각종 센서 등을 배치하여 형성한다. 여기서, 상기 지지대(21)는 메인 하우징(50) 외측의 인버터부(20)를 구성하는 각종 구성품을 원활하게 배치할 수 있도록 함과 동시에 이들 구성품들을 보호하기 위한 목적으로 설치된다. 따라서, 외부 충격시 상기 지지대(21)가 버팀목 역할을 수행하여 인버터부(20)의 주요 구성품들을 보호하게 된다. 또, 상기 지지대(21)는 커버(60)를 지지하여 외부에서의 접촉 및 충격으로부터 상기 인버터부(20)를 구성하는 주요 구성품을 보호하게 된다.
한편, 상기 인버터부(20)는 메인 하우징(50) 외부에 위치하며 평면구조의 여러 개의 면을 갖는 구조로 되어 있다. 평면 위에는 스위칭 전력소자를 접촉해서 조립하며, 조립된 스위칭 전력소자는 메인 하우징(50) 내에 있는 냉각장치부(70)를 흐르는 냉각수 등에 의해 냉각된다. 또, 평면 위에는 스위칭 전력소자를 구동하는 게이트 드라이버도 같이 부착되며, SMPS 및 센서 등도 메인 하우징(50) 외부의 다면 평면 위에 배치한다. 이와 같이 다면 평면을 만드는 이유는 스위칭 전력소자를 메인 하우징(50)의 표면에 부착하여 냉각효과를 높이는 것이 가장 큰 목적이다. 그외 커패시터 필터와 각종 전력 케이블 및 신호 케이블 등은 인버터부(20)의 주요 구성품 배치 후 적절히 배치하면 된다.
제어보드부(30)는 전동기 브라켓(52) 위에 부착되며, 제어보드(35)에 구비된 각종 장치를 이용하여 인버터부(20)의 게이트 드라이버에 속도제어를 위한 스위칭 소자의 온/오프 명령을 내리는 신호를 보내거나 상기 인버터부(20)에서 보내는 각종 정보를 수집하게 된다. 즉, 제어보드부(30)는 상기 인버터부(20)에 대한 제어를 통해 전동기를 구동하고, 냉각장치부(70) 및 메인 하우징(50) 외부에 위치한 각종 센서 등의 정보를 통해 전동기의 회전속도, 회전자 위치 정보, 상전류, 전동기 내부 온도 등의 정보를 통해 전동기의 속도를 제어하는 것이다.
여기서, 상기 전동기부(10)의 전동기 회전속도 및 위치 신호를 감지하는 장치로는 상기 전동기 브라켓(52)에 설치되는 엔코더(Encoder;53)를 이용하게 되며, 상기 엔코더(53)로는 광엔코더, 자기엔코더, 리졸버(Resolver) 등이 모두 사용 가능하다. 상기 엔코더(53)는 상기 전동기부(10)의 회전축(15)에 결합되어 전동기의 회전속도와 같은 속도로 회전하게 되며, 회전자의 위치 검출을 위해서는 회전자의 영구자석의 극 위치와 엔코더(53)의 기준 위치를 일치시켜 동일 위상(同一位相)이 되도록 하여야 한다.
상기 엔코더(53)에 의해 얻어진 회전속도 신호 및 회전자 위치 정보 신호 등은 상기 제어보드부(30)로 보내지고, 상기 제어보드부(30)는 이들 수신된 신호들을 기초로 하여 전동기의 속도를 제어할 수 있도록 상기 인버터부(20)의 게이트 드라이버에 스위칭 온/오프 신호를 보내게 된다.
또, 상기 하우징 브라켓(51)은 외부 구조물에 설치할 수 있는 구조로 형성되며, 전동기 및 감속기에서 발생하는 진동을 저감하기 위하여 댐퍼 등이 설치될 수 있는 구조로 한다. 상기 하우징 브라켓(51)은 원통형 헐(Hull) 등의 다양한 구조에 설치되며, 댐퍼는 요구 사양에 따라 다양한 모델 중 전동기의 요구특성에 맞는 것을 선택하여 사용한다. 이에 따라 전동기 및 감속기의 진동이 외부로 전달되는 경로를 차단하거나 진동을 저감할 수 있다. 외부 구조물에 설치하는 경우 필요에 따라 바닥면 설치 또는 원통형 구조물 설치 등의 방법을 이용한다. 따라서, 외부 구조물 설계시 하우징 브라켓(51) 및 댐퍼 등을 함께 고려하여 설계에 반영함으로써 요구 사양을 만족하도록 한다.
감속기부(40)는 선 기어(41)와 링 기어(42) 및 캐리어(44)로 이루어진 유성기어형 감속기를 사용하고 있으며, 선 기어(41)는 전동기부(10)의 회전축(15)에 스플라인 방식으로 결합되며, 유성기어(43)를 개재하여 링 기어(42)와 연결된다. 일반적으로 상기 유성기어(43)는 3개를 사용하며, 이들 유성기어(43)는 출력축(45)에 연결된 캐리어(44)에 의해 지지된다. 결과적으로 상기 선 기어(41)와 유성기어(43)의 치합 회전에 따라 상기 캐리어(44)가 회전되어 동력을 전달하게 되며, 상기 선 기어(41)와 상기 유성기어(43)의 잇수 관계에 의하여 기어비가 결정된다. 한편, 상 기 링 기어(42)는 상기 유성기어(43)가 일정하게 회전하도록 하는 가이드의 역할을 하며, 유성기어(43)와 선 기어(41)의 회전을 균일하게 유지하게 한다.
냉각장치부(70)는 상기 전동기부(10)에서 발생한 열과 상기 감속기부(40)에서 발생한 열 일부 및 상기 인버터부(20)의 스위칭 소자에서 발생된 열 등을 냉각할 수 있으며, 냉각은 수냉이나 공냉 모두 가능하다. 이와 같이 냉각장치부(70)가 구비됨에 따라 장치의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는데, 고출력 전동기의 경우 대부분 체적은 작고 무게가 경량으로 설계되고 있으므로 냉각장치부(70)의 재질로는 경량의 알루미늄을 사용한다. 알루미늄은 열전도율이 높아 냉각효과가 크기 때문에 냉각장치부(70)의 재료로 적합하며, 전동기부(10)가 설치되는 상기 하우징 브라켓(51)의 기능을 고려하여 설계하는 것이 바람직하다. 이러한 하우징 브라켓(51)은 당연히 전동기 브라켓(52)이 결합될 수 있는 구조로 형성해야 하며, 전동기 브라켓(52) 내부에 추가로 냉각장치부를 형성하는 것도 고려할 수 있다. 상기 냉각장치부(70)는 청수 또는 공기 등이 입출되는 유입구(71) 및 유출구(72) 등을 구비하여야 하며, 청수 또는 공기의 입출을 위한 입출 조절부의 구조는 직렬구조 및 병렬구조 모두 적용이 가능하다. 여기서 입출 조절부의 구조를 병렬로 하는 경우 청수 또는 공기 등이 모이는 집수구조가 별도로 필요하며, 냉각관로(73)는 원주 방향 및 축방향 모두 고려하여 설계하는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것 이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징은, 전동기 하우징을 구성하는 전동기부와 인버터부, 제어보드부, 감속기부, 냉각장치부, 브라켓부 등의 각종 요소들이 일체형으로 결합할 수 있도록 하여 전동기의 체적을 감소시킴과 동시에 제한된 공간에의 설치가 용이하게 하는 효과가 있다.
또, 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징에 따르면, 다기능 전동기를 구성하는 다양한 구성 요소들이 하나로 통합하여 일체화되므로 경량, 컴팩트, 고출력, 고밀도, 고효율의 다기능 전동기를 제작할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징에 따르면, 하우징 브라켓 외측에 커버가 구비되어 인버터부 및 제어보드부의 주요 구성품들을 보호하게 되므로 이들 구성품들의 내구성이 향상되는 효과가 있다.
또, 본 발명의 다기능 통합형 전동기의 하우징에 따르며, 메인 하우징과 일체로 형성되는 냉각장치부가 부가되어 전동기부를 비롯한 주요 구성요소들에서 발생하는 열을 강제로 냉각하게 되므로 주요 구성 요소들의 내구성을 향상시키게 되는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 전동기부(10)와, 각종 제어 소자가 설치되는 인버터부(20)와, 상기 인버터부(20)의 제어를 위한 제어보드(35)가 구비된 제어보드부(30)와, 상기 전동기부(10)의 회전축(15)이 결합되는 감속기부(40)를 포함하는 다기능 통합형 전동기에 구비되어 상기한 장치들을 지지 고정하는 다기능 통합형 전동기의 하우징에 있어서,
    상기 전동기부(10)와 인버터부(20), 제어보드부(30) 및 감속기부(40)가 각각 결합되어 일체화되도록 하는 메인 하우징(50)을 포함하고,
    상기 메인 하우징(50)은 상기 전동기부(10)가 내장됨과 아울러 외측에 상기 인버터부(20)가 설치될 수 있도록 함과 아울러 좌우 양측에 각각 형성되어 상기 제어보드(30) 및 감속기부(40)가 각각 결합될 수 있도록 하는 개구부를 구비한 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 하우징(50) 외측에 설치되어 상기 인버터부(20) 및 제어보드부(30)를 보호하는 커버(60)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 하우징(50)은, 상기 전동기부(10)가 내장되고 외측에 상기 인버터부(20)가 설치되며 일측 개구부에 상기 감속기부(40)가 결합되는 하우징 브라켓(51)과, 상기 하우징 브라켓(51)의 타측 개구부에 결합되며 상기 제어보드부(30)가 설치되는 전동기 브라켓(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메인 하우징(50)은 상기 전동기부(10)와 인버터부(20) 및 감속기부(40)의 냉각을 위한 냉각장치부(70)를 더 구비하고,
    상기 냉각장치부(70)는 청수 또는 공기가 입출되는 유입구(71) 및 유출구(72)를 구비하며, 청수 또는 공기가 유동하는 냉각관로(73)는 원주방향 및 축방향 냉각이 모두 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각장치부(70)는 수냉식으로 상기 하우징 브라켓(51)에 형성된 워터 재킷 또는 상기 하우징 브라켓(51)에 결합되는 수관형 냉각장치 중 하나이고, 청수의 입출을 위한 청수입출 조절부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 냉각장치부(70)는 공냉식으로 상기 전동기부(10)의 일측에 결합된 송풍팬이거나 공기의 입출을 위한 공기입출 조절부를 포함하는 재킷 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 전동기 브라켓(52)의 외측에는 상기 전동기부(10)의 회전축(15)의 회전량을 감지하는 엔코더(53) 및 상전류 센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 하우징 브라켓(51)은 상기 전동기부(10)에서 발생한 진동이 외부로 전달되는 것을 차단 또는 감쇄하는 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전동기부(10)는 회전축(15)과 코어 및 영구자석이 포함되는 회전자 세트(11)와, 상기 회전자 세트(11)와 이격되도록 그 주위에 위치되어 상기 메인 하우징(50) 내면에 부착되고 코어 및 고정자 권선을 포함하는 고정자 세트(12)를 구비한 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인버터부(20)는 스위칭 소자, 게이트 드라이버, SMPS(Switching Mode Power Supply; 스위치형 전원공급장치), 커패시터 필터, 전원 단자 중 하나 이상이 배치되는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감속기부(40)는 상기 전동기부(10)의 회전축(15)이 결합되는 입력측의 선 기어(41)와, 복수의 유성기어(43)를 개재하여 상기 선 기어(41)와 치합되는 링 기어(42)와, 출력축(45)과 일체로 형성되고 상기 유성기어(43)를 지지하는 고정요소로서의 캐리어(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어보드부(30)는 CPU에 의해 제어되는 디지털 신호 처리장치(DSP), 제어순서 및 제어 알고리즘을 구현하는 EPLD(Electrically Programmable Logic Device), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환기, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환기 중 하나 이상이 제어보드(35)에 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 커버(60)는, 상기 메인 하우징(50)의 외측에 설치되는 지지대(21)(36)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 인버터부(20)의 구성품을 지지하는 지지대(21)는 상기 메인 하우징(50)의 모서리부에 설치되며,
    상기 제어보드부(30)에 설치되는 지지대(36)는 상기 메인 하우징(50)을 구성하는 전동기 브라켓(52)에 설치되는 것을 특징으로 하는 다기능 통합형 전동기의 하우징.
KR1020070051784A 2007-05-29 2007-05-29 다기능 통합형 전동기의 하우징 KR100901751B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070051784A KR100901751B1 (ko) 2007-05-29 2007-05-29 다기능 통합형 전동기의 하우징

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070051784A KR100901751B1 (ko) 2007-05-29 2007-05-29 다기능 통합형 전동기의 하우징

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080104683A KR20080104683A (ko) 2008-12-03
KR100901751B1 true KR100901751B1 (ko) 2009-06-10

Family

ID=40366262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070051784A KR100901751B1 (ko) 2007-05-29 2007-05-29 다기능 통합형 전동기의 하우징

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100901751B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170126102A1 (en) * 2012-09-14 2017-05-04 Rockwell Automation Technologies, Inc. Heatsink design with thermal insulator to reduce encoder temperature

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101927625B1 (ko) * 2017-06-27 2019-03-07 현대위아 주식회사 감속기 및 인버터가 일체로 구비된 모터
KR102557869B1 (ko) * 2021-11-22 2023-07-21 주식회사 효원파워텍 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터
CN115224883B (zh) * 2022-07-31 2024-04-05 格至控智能动力科技（上海）有限公司 带有立式功率单管逆变器的电驱动总成装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0965596A (ja) * 1995-08-24 1997-03-07 Sumitomo Heavy Ind Ltd インバータ付モータ及びインバータ付ギャードモータ
KR19990065273A (ko) * 1998-01-10 1999-08-05 박선순 고속 전동 모터의 인버터 일체화 및 냉각 구조
KR20010021235A (ko) * 1999-08-10 2001-03-15 에이취. 피. 렌취, 제이. 시티소 유체냉각 전기모터와 유성기어를 포함하는 구동장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0965596A (ja) * 1995-08-24 1997-03-07 Sumitomo Heavy Ind Ltd インバータ付モータ及びインバータ付ギャードモータ
KR19990065273A (ko) * 1998-01-10 1999-08-05 박선순 고속 전동 모터의 인버터 일체화 및 냉각 구조
KR20010021235A (ko) * 1999-08-10 2001-03-15 에이취. 피. 렌취, 제이. 시티소 유체냉각 전기모터와 유성기어를 포함하는 구동장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170126102A1 (en) * 2012-09-14 2017-05-04 Rockwell Automation Technologies, Inc. Heatsink design with thermal insulator to reduce encoder temperature
US10135321B2 (en) * 2012-09-14 2018-11-20 Rockwell Automation Technologies, Inc. Heatsink design with thermal insulator to reduce encoder temperature

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080104683A (ko) 2008-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5783830B2 (ja) 回転電機
EP2973957B1 (en) Air-cooled electric machine and method of assembling the same
KR100720350B1 (ko) 전폐 외선형 전동기
JP5722644B2 (ja) 回転電機
CN110635601B (zh) 马达套筒及马达装置
TWI326514B (en) Motor for a series of motors
JP4398212B2 (ja) 電動工具用自冷式モータ
KR100901751B1 (ko) 다기능 통합형 전동기의 하우징
EP1426288B1 (en) Power generating and propelling system of vessel
JP2006297532A (ja) 電動工具
JP2003299317A (ja) 車両駆動用電動装置
KR20150040004A (ko) 모터
WO2023004905A1 (zh) 变速一体机及其井场设备
JP4861836B2 (ja) ラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置
JP4597312B2 (ja) 制御モータ及び該制御モータの速度制御装置の取付構造
JP6918242B2 (ja) 回転電機
JP5509156B2 (ja) ポンプ装置
JP2010259199A (ja) 駆動モータ
US7888830B2 (en) Dynamo apparatus for boat
JP4444447B2 (ja) シートシャッタ駆動機構
JP6302023B2 (ja) 回転電機
JP6890651B1 (ja) 回転電機
JP6005771B2 (ja) 回転電機組立体
JP5375169B2 (ja) ラジコン用サーボユニットの駆動モータ
JP3974637B2 (ja) エンジンの複合動力装置

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: 20130502

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140602

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150601

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160602

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170601

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190604

Year of fee payment: 11