KR101054931B1 - 전기 모터 냉각 방법 및 전기 모터 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 모터, 특히 트롤 윈치용 전기 모터에 관한 것이다. 관형상 모터 하우징은 모터의 단부를 연결하는 중간의 관형상 간극을 구비한 스테이터에 배치되는 로터를 수용하기 위하여 베어링을 구비한 단부 리드에 의해 각각의 단부에서 커버된다. 전기적 요소로부터 열을 수용하기 위하여, 모터의 일단부에서의 공간으로 냉각 매체가 유입되며, 상기 냉각 매체는 냉각 장치를 통하여 순환하게 된다. 이러한 냉각은 로터와 스테이터간의 간극을 통하여 냉각 매체를 펌핑함으로써 보다 효과적으로 이루어지게 된다.
전기 모터, 냉각

Description

전기 모터 냉각 방법 및 전기 모터 냉각 장치 {Method and device for cooling of electric motors}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 기재된 방법에 관하여 기재된, 전기 모터의 냉각 방법에 관한 것이며, 제3항의 전제부에 기재된, 이러한 방법을 행하는장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 트롤 윈치(trawl winch)용 전기 모터에 관한 것이다.
트롤 윈치는 일반적으로 유압에 의해 동력을 전달 받는다. 최근에, 전기 모터가 이러한 목적을 위하여 사용되고 있다. 그러나, 종래의 전기 모터에 대한 컨셉트는 공간을 많이 차지하며 중량이 많이 나간다. 과열을 방지하기 위하여 과대하게 큰 크기의 전자기 요소를 필요로 하여, 내림(lowering) 작업, 토우잉(towing) 작업, 및 당김(pulling) 작업시에 짧은 시간에 높은 출력을 내는 것에 대한 수요가 이러한 하나의 이유이다. 천천히 작동되는 모터를 천천히 가동시킬 때, 공기를 기반으로 한 냉각은 그 냉각 속도가 매우 느리다.
이러한 것은 보다 효율적인 냉각을 통하여 높은 출력을 만들어낼 수 있는, 보다 감소된 크기의 전기 모터를 개발하는 것에 대한 필요성을 만들어 내었다.
EP 특허출원 919 512호에서, 전기적 작동부와 냉각 매체가 접촉하게 하지 않고서 전기 모터를 냉각시키는 것이 설명되어 있다 . 이러한 것은 상기 모터의 일단부 커버의 통로를 통하여 냉각 액체를 순환시키도록 모터 하우징이 이중 벽으로 구성되게 함으로써 달성된다. 이러한 구조는 경제적인 면에서도 만족스럽지 않으며 기술적인 면에서도 만족스럽지 못하다.
EP 특허출원 401 517호에서, 스테이터상에 냉각핀을 구비한 폐쇄된 냉각 격실을 구비한 전기 모터가 설명되어 있다. 냉각 매체는 냉각 격실에 공급되며 냉각 격실에 연결된 모터의 일부분에 공급된다. 이러한 냉각 격실의 구조는 모터 설계에 있어서 폭넓은 개입을 필요로 한다.
본 발명의 주목적은 과열되지 않고서 높은 출력에 대한 필요성을 만족시킬 수 있는 실질적으로 더 높은 출력을 구비한 전기 모터를 제공하는 것이다. 따라서, 발생되는 위치에서의 열에너지의 효과적인 흡수와 소산을 일으키는 냉각 시스템을 구비한 특히, 트롤 윈치에 대한 모터로서, 냉각을 위한 설비가 가능한 한 간단한 모터를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 특수한 목적은 기존의 모터를 가능한 한 덜 변형하여 장착될 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 방법은 제 1 항에 기재되어 있다. 냉각 매체는 전기적 요소로부터 냉각 매체로 열을 수용하기 위하여 상기 모터의 일단부의 공간에 유입되며, 상기 냉각 매체는 냉각 장치를 통하여 순환된다. 상기 모터의 스테이터와 로터 사이의 간극을 통하여 냉각 매체를 펌핑함으로써 효과적인 냉각을 달성하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다. 따라서, 본 발명에 따른 표준 전기 모터는 실질적으로 높은 부하를 제공할 수 있다.
다수의 다른 액체가 내부 액체 및 외부 액체로서 사용될 수 있다. 액체는 특정한 용도 및 환경에 따라 선택될 수 있으며 오일 및 물은 각각 내부 액체 및 외부 액체로서 사용될 수 있다.
본 발명은 제 2 항에 기술된 바와 같이, 모터의 일단부에서 냉각 매체를 펌핑하고 타단부에서 출구를 제공하여 간단히 구현될 수 있다.
본 발명은 관형상 하우징을 구비한 기존의 전기 모터로써 구현될 수 있는데, 그 각각의 단부는 순환 펌프를 구비한 냉각 장치를 통하여 냉각 매체의 순환을 위하여, 전기 모터의 입구 및 출구와 중간 관형상 자석 슬롯을 구비한 스테이터에 배치된 로터를 수용하기 위한 베어링을 구비한 폐쇄된 단부의 쉴드에 의해 엄폐된다.
이러한 방법을 행하기 위하여, 냉각 매체의 유동을 위한 통로, 즉 덕트로서 기능하는 간극에 제 3 항에 기재된 장치가 사용된다. 이러한 것은 적응 과정 없이 기존의 모터에서 행해지게 된다.
추가적으로, 냉각 매체 입구와 냉각 매체 출구가 제 4 항에 기재된 모터의 대향 단부에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 냉각 매체 입구 및 출구 중 적어도 하나는 제 5 항에 기재된 바와 같이 상기 모터의 단부 쉴드에 배치되는 것이 바람직하다. 이로 인하여 냉각 시스템은 낮은 투자 비용으로 간단한 냉각 시스템이 구현된다. 또한, 현저한 효율의 열전달을 달성할 수 있게 된다.
또한 이로 인하여 냉각 시스템으로서 기존에 장착된 모터에 본 발명을 적용하는 것이 가능하며 이로 인하여 간단한 적용이 추가될 수 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 추가적으로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 이러한 냉각 시스템에 포함되는 기존의 모터의 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각 시스템을 도시한다. 이러한 냉각 시스템은 모터의 일단부에 있는 입구(5)에서 냉각 매체가 공급되는 모터에 연결되며, 상기 냉각 매체는 타단부의 출구(6)에서 배출된다. 상기 출구로부터, 상기 냉각 매체는 순환 펌프(2)에 의해 동력을 전달받는 유체-대-유체 열교환기(4)를 구비한 회로에서 순환된다. 냉각 매체를 구비한 탱크(3)는 냉각 매체를 충분히 공급하게 된다.
도 2는 두개의 폐쇄 단부 쉴드 또는 커버(7, 8)를 구비한 기존의 DIN 표준 전기 모터를 도시한다. 이러한 모터는 상기 단부 커버 내측의 캐비티를 향하여 개방되는 간극(9)을 구비한다. 이러한 도면은 상기 단부 커버에 배치된 두개의 베어링(10, 11)을 도시한다. 일측 단부 커버(7)의 입구를 통하여 공급되는 냉각 매체는 대향 단부 커버(8)의 출구를 통하여 배출되기 전에 상기 간극(9)를 통하여 유동하여야 한다.
모든 전기 모터에서, 발생된 열은 출력에 대한 제한 요인이 된다. 본 발명에 따르면, 상기 로드에 대한 치수 기준이 변화되어, 상기 모터의 임의의 크기에 대한 높은 부하를 허용하게 된다. 이로 인하여 이전에 가능하였던 것과 비교하여 트롤 윈치의 작동과 같은 임의의 목적에 위하여 보다 작고 가벼운 모터를 사용할 수 있게 된다. 회전하지 않거나 느리게 회전하지만 토크 부하는 높은 트롤링 작업에 사용될 때 이러한 윈치는 토우잉(towing) 작업을 위하여 크기가 정해지는 경우 이러한 구성이 특히 유용하다.
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액체 냉각 매체를 전기 모터의 내측부에 직접 사용하는 것은 이러한 환경에서 작동될 때 염분이 있는 공기 및 해수로부터 보호되어 부식이 방지되게 된다.

Claims (5)

  1. 모터의 단부를 연결하는 중간의 관형상 자석 슬롯을 구비한 스테이터에 배치되는 로터를 수용하기 위하여, 베어링을 구비한 단부 쉴드에 의해 각각의 단부가 커버된 관형상의 모터 하우징을 구비한 전기 모터를 냉각시키는 전기모터 냉각방법으로서, 냉각 매체는 전기적 요소로부터 냉각 매체로 열을 수용하기 위하여 상기 모터의 일단부의 공간에 유입되며, 상기 냉각 매체는 냉각 장치를 통하여 순환되는 냉각 방법에 있어서, 상기 냉각 매체는 상기 로터 및 스테이터 사이의 간극을 통하여 펌핑되는 것을 특징으로 하는 전기모터 냉각방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 매체는 상기 모터의 일단부에서 공급되어 대향하는 단부로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 전기모터 냉각방법.
  3. 제 1 항의 냉각 방법을 수행하기 위하여, 중간의 관형상의 간극(9)을 구비한 스테이터에 배치된 로터를 수용하기 위하여, 베어링을 구비한 폐쇄된 단부 커버로 각각의 단부가 커버되는 관형상의 모터 하우징과, 순환펌프(2)로써 열교환기(4)를 통하여 순환되는 냉각 매체를 위한 전기 모터상의 입구(5) 및 출구(6)를 구비하는 전기모터 냉각장치에 있어서, 스테이터와 로터 사이의 상기 간극(9)은 냉각 매체의 유동을 위한 덕트로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전기모터 냉각장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각 매체 입구(5) 및 냉각 매체 출구(6)는 전기 모터(1)의 대향 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기모터 냉각장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    냉각 매체 입구(5) 및 출구(6) 중 적어도 하나는 전기 모터(1)의 단부 커버(7, 8) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기모터 냉각장치.
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