KR101116126B1 - 전동기용 냉각 구조체 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정자와 냉각 장치를 밀착시켜 냉각 효율을 향상시킴과 아울러, 일체형 구조로 구성되어 가공 및 제작 공수를 단축시켜 제조원가를 절감할 수 있도록 그 구조가 개선된 전동기용 냉각 구조체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

그 구성은 회전자의 외측에 배치되며 외주면에 요부와 철부가 다수개로 구성된 요철부가 형성된 고정자와, 내주면에 고정자의 요철(凹凸)부와 대응되도록 요철 형상의 유로가 다수개 형성되고, 각각의 유로 내에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단을 갖는 하우징을 구비한다.

이에 따르면 본 발명은 고정자와 하우징 내의 냉각 장치와의 공극을 없애도록 그 구조가 개선되어 냉각 효율이 향상되고, 일체형 구조로 구성된 구조적 특성상 가공 및 제작에 의한 공수나 제조원가를 절감할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

전동기용 냉각 구조체 및 그의 제조방법{COOLING STRUCTURE FOR ELECTRIC MOTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 전동기용 냉각 구조체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 고정자와 냉각 장치를 밀착시켜 냉각 효율을 향상시킴과 아울러, 일체형 구조로 구성되어 가공 및 제작 공수를 단축시켜 제조원가를 절감할 수 있도록 한 것이다.

전동기는 크게 직류 전동기와 교류 전동기로 분류된다. 직류 전동기는 전기자(회전자)에 직류를 공급받아 회전하는 것으로, 직권 전동기, 분권 전동기, 복권 전동기 등이 있다.

교류 전동기는 교류 전원으로 회전하는 것으로, 유도 전동기, 동기 전동기, 교류 정류자 전동기 등이 있다.

이와 같은 전동기들은 공급된 전원에 의해 코일에서 전기 에너지를 소비하고, 또한 고속으로 회전하기 때문에 운전중에 통상 열을 발생하게 된다.

이때, 발생된 열은 전동기의 운전 특성에 좋지 않은 영향을 미치게 되며, 심하면 코일 소손(燒損) 등의 결과를 초래하게 된다.

따라서, 전동기의 운전중에 전동기의 내부에서 발생된 열을 냉각시켜 줄 필 요가 있으며, 오늘날 점차 이에 대한 대응책이 강구되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 고정자와 냉각 장치를 밀착시켜 냉각 효율을 향상시킴과 아울러, 일체형 구조로 구성되어 가공 및 제작 공수를 단축시켜 제조원가를 절감할 수 있도록 한 전동기용 냉각 구조체 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외주면에 다수개의 요(凹)부와 철(凸)부가 형성되는 고정자와,

내주면에 상기 고정자의 요철(凹凸)부와 대응되도록 요철 형상의 유로가 다수개 형성되고, 각각의 유로 내에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단을 갖는 하우징을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 유로는 상기 고정자의 외주면 형상과 대응되도록 성형 인발 가공에 의해 제작된다.

상기 냉각수 공급수단은 상기 유로들의 단부에 냉각수 공급홀이 각각 형성되고, 상기 냉각수 공급홀과 각각 연통되도록 상기 하우징의 양측단에 일체로 용접되며 냉각수가 집수되는 집수부를 갖는 엔드부를 구비한다.

본 발명의 다른 특징적인 요소인 제조방법은, 냉각 장치와 하우징이 일체화된 구조의 성형 틀을 주물로 제작하는 단계와,

외주면에 요철 형태를 갖도록 미리 제작된 고정자를 상기 제작된 성형 틀 내부로 통과시키면서 액체 상태의 금속 주물이 상기 고정자의 외주면을 감싸도록 고착시켜 내주면에 요철 형태의 유로를 갖는 하우징 구조체로 가 제작하는 성형 인발 단계와,

상기 가 제작된 하우징 구조체의 양측 단부에 상기 유로와 연통되는 냉각수 공급홀을 가공하는 홀 가공단계와,

상기 냉각수 공급홀와 연통되는 집수부를 갖는 엔드부를 하우징의 양측단을 마감하도록 용접하는 용접 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전동기용 고정자와 냉각 장치를 밀착시켜 냉각 효율을 향상시킴과 아울러, 일체형 구조로 구성되어 가공 및 제작 공수를 단축시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 고정자와 하우징 내의 냉각 장치와의 공극을 없애도록 그 구조가 개선되어 냉각 효율이 향상되고, 일체형 구조로 구성된 구조적 특성상 가공 및 제작에 의한 공수나 제조원가를 절감할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

그런데, 고정자는 철심과 철심 사이에 흐르는 전류를 차단하기 위해 두께 1mm 이하의 얇은 철판을 펀칭 가공하고, 가공된 여러 장을 적층시켜 제작하는 방식을 채택하고 있다.

이로 인해, 고정자의 표면 가공은 얇은 철판을 여러 장 접합시키는 구조적 특성상 일반적인 절삭 가공이 어렵기 때문에 표면이 매끄럽지 못한 단점이 있다.

따라서, 고정자의 외측과 하우징의 내부 사이에 냉각 장치가 구비되며, 냉각 장치는 누수를 고려하여 하우징과 결합한 후에 용접을 하는 방식을 채택하거나, 하우징에 직접 일체형으로 유로를 가공하여 제작할 수 있다.

고정자와 냉각 장치의 끼움 결합을 위해 고정자의 축방향으로 홈이 형성되도록 펀칭 가공하고, 냉각 장치는 홈에 대응하는 단을 가공하여 정해진 정 위치에서 상호 결합이 이루어지도록 된 결합구조를 갖는다.

고정자와 하우징의 면 접촉성을 향상시키기 위해 하우징을 가열한 후에 열박음을 이용한 억지 끼움 방식으로 결합시키는 과정에서, 홈 부위가 고정자와 냉각 장치의 사이에 공극을 발생시키게 된다.

또한, 앞서 설명한 고정자 표면 상의 결함은 외측에 결합되는 냉각 장치와의 공극을 발생시킴으로써, 이러한 공극 부위는 면 접촉에 의한 금속 열 전도성 보다 낮은 대류 열 전달 방식이 적용되므로 냉각 효율을 저하시키는 단점으로 작용한다.

따라서, 고정자와 냉각 장치간의 공극을 최소화하여 면 접촉에 의한 열 전도성을 향상시킬 수 있는 전동기용 냉각 구조체가 요구된다.

이하,본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

본 발명에 따른 전동기용 냉각 구조체는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 그 구성은 회전자(미도시됨)의 외측에 배치되며 외주면에 요부(14)와 철부(12)가 다수개로 구성된 요철부(14,12)가 형성된 고정자(10)와, 내주면에 고정자(10)의 요철(凹凸)부(14,12)와 대응되도록 요철 형상의 유로(22)가 다수개 형성되고, 각각의 유로(22) 내에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단을 갖는 하우징(20)을 구비한 다.

더 상세히 설명하면, 유로(22)는 고정자(10)의 요부(14) 형상과 대응되도록 내측 길이방향으로 돌출된 형상을 가지며 내부에 냉각수가 흐르는 통로 기능을 갖는다.

즉, 고정자(10)를 냉각하기 위한 냉각 장치가 하우징(20)에 일체화된 구조를 가지며, 고정자(10)의 외측면과 공극 없이 밀착되도록 하우징(20)의 내주면에 요철 형태의 유로(22)가 형성된 것이다.

냉각수 공급수단은 각각의 유로(22) 양측 단부에 냉각수 공급을 위한 냉각수 공급홀(24)이 형성되어 있으며, 하우징(20)의 양측 단에 냉각수를 집수한 후에 냉각수 공급홀(24)을 통해 유로(22) 내부로 공급하기 위한 집수부(25a)를 갖는 엔드부(25)를 구비한다.

엔드부(25)는 하우징(20)의 양측 단부를 마감하는 링 형태로 형성된다.

더 바람직하게는 하우징(20)은 내주면과 고정자(10)의 외주면 사이에 공극이 발생되지 않도록 성형 인발(Pultrusion) 가공으로 제작한다.

상기한 냉각 구조체를 제조하는 방법은, 하우징 성형 틀을 주물로 제작하고, 미리 제작된 고정자(10)를 성형 틀을 통과시키면 액체 상태의 금속 주물이 고정자(10)의 외측에 부착되도록 하는 성형 인발 방식을 적용함으로써, 하우징 구조체(20A)를 가 제작할 수 있다.

이 경우 가 제작된 하우징 구조체(20A)는 고정자(10)의 외주면에 고착되고, 내주면에 고정자(10)의 요부(14)와 대응되는 형태로 돌출된 유로(22)가 형성된다.

가 제작된 하우징 구조체(20A)의 양측 단부에 각각의 유로(22)와 연통되는 냉각수 공급홀(24)을 홀 가공한다.

이어서, 홀 가공된 냉각수 공급홀(24)의 단부를 마감하고 냉각수가 집수된 집수부(25a)를 유로(22)와 연통되도록 용접하는 용접 단계를 거치면 제조과정이 완료되지만, 이후에도 밀링 머신을 이용한 밀링 가공 단계를 더 구비할 수 있다.

이러한 제조과정을 통해 제작된 냉각 장치가 일체화된 하우징(20)은, 고정자(10)와 하우징(20)의 내주면이 간극을 갖지 않도록 일체화되며, 냉각수가 흐르는 유로(22)가 고정자(10)의 외측면과 면접촉되어 있으므로, 전동기의 구동시 발생되는 열이 면 접촉에 의한 열 전도가 이루어지게 되므로 냉각 효율이 향상된다.

또한, 고정자(10)와 냉각 장치 및 하우징(20)을 결합시키는 과정이 생략되므로, 가공 및 제작 공수를 단축시켜 제조 원가를 절감할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위와 상세한 설명, 첨부도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.

도 1은 본 발명의 고정자를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명 고정자의 정면도.

도 3은 본 발명의 성형 인발 후 가 제작된 하우징 구조체를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 냉각 장치가 일체화된 하우징을 나타낸 분해 사시도.

도 5는 본 발명의 냉각 구조체의 결합상태도이다.

도 6은 도 5의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 고정자 12 : 철부

14 : 요부 20 : 하우징

20A : (가 제작된)하우징 구조체

22 : 유로 24 : 냉각수 공급홀

25 : 엔드부 25a : 집수부

Claims (4)

1. 외주면에 다수의 요철(凹凸)부가 형성된 고정자와;

   내주면에 상기 고정자의 요(凹)부에 대응되는 철(凸)형상의 유로가 다수 형성되고, 상기 각 유로의 양측 단부에 냉각수 공급홀이 형성되며, 상기 각 유로에 냉각수를 공급하는 냉각수공급수단이 구비된 하우징;을 포함하고,

   상기 고정자와 하우징의 요철부는 상호 공극 없이 밀착되며,

   상기 냉각수 공급수단은 상기 냉각수 공급홀로 냉각수를 공급할 수 있도록 상기 하우징의 양측단에 일체로 용접되며 냉각수가 집수되는 집수부를 갖는 엔드부를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기용 냉각 구조체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 냉각 장치와 하우징이 일체화된 구조의 성형 틀을 주물로 제작하는 단계와,

   외주면에 요철 형태를 갖도록 미리 제작된 고정자를 상기 제작된 성형 틀 내부로 통과시키면서 액체 상태의 금속 주물이 상기 고정자의 외주면을 감싸도록 고착시켜 내주면에 요철 형태의 유로를 갖는 하우징 구조체로 가 제작하는 성형 인발 단계와,

   상기 가 제작된 하우징 구조체의 양측 단부에 상기 유로와 연통되는 냉각수 공급홀을 가공하는 홀 가공단계와,

   상기 냉각수 공급홀와 연통되는 집수부를 갖는 엔드부를 하우징의 양측단을 마감하도록 용접하는 용접 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 전동기용 냉각 구조체의 제조방법.

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