KR101179004B1

KR101179004B1 - 전동기 및 이의 냉각유닛

Info

Publication number: KR101179004B1
Application number: KR1020120015720A
Authority: KR
Inventors: 백정석
Original assignee: 하이젠모터 주식회사
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-08-31

Abstract

개시된 본 발명에 의한 전동기는, 고정체와 고정체의 자력에 의해 회전되는 회전체를 구비하여 전동력을 발생시키는 전동유닛 및, 전동유닛을 냉각시키는 냉각유닛을 포함하며, 냉각유닛은, 고정체와 회전체로 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제1냉각유로, 회전체의 회전을 지지하는 베어링으로 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제2냉각유로 및, 제1 및 제2냉각유로를 상호 연통시키는 연결유로를 포함한다. 이러한 구성에 의하면 전동기의 냉각 영역을 베어링까지 확대시킴에 따른 냉각 효율 향상에 기여할 수 있게 된다.

Description

전동기 및 이의 냉각유닛{ELECTRIC MOTOR AND COOLING UNIT THEREOF}

본 발명은 전동기의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉각영역을 확장하여 베어링의 냉각성도 확보할 수 있는 전동기 및 이의 냉각유닛에 관한 것이다.

일반적으로 전동기는 자력을 가지는 회전자와 코일이 권선된 고정자를 구비하여, 상기 고정자에 권선된 코일에 인가된 전류에 의해 발생된 자속과 회전자의 전자기유도에 의해 회전자가 회전함에 따른, 회전축의 동력을 이용하는 기기이다. 이러한 전동기는 상기 고정자와 회전자가 중공의 원통 프레임 상에 설치되며, 상기 원통형 프레임의 회전축이 상기 회전자와 연결되어 회전된다.

한편, 상기 전동기는 작동 중에 고정자와 회전자로부터 고온의 열이 발생됨에 따라, 냉각수단이 요구된다. 참고로, 상기 냉각수단은 일반적으로 냉각팬을 이용한 공냉식과 냉각수를 이용하여 수냉식으로 구분된다. 이때, 상기 냉각수를 이용한 수냉식 냉각수단의 경우 일반적으로, 상기 회전자와 고정자를 지지하는 전동기의 프레임과, 상기 프레임을 커버하는 커버 사이에 냉각수 유로가 형성되어, 전동기를 냉각시킨다. 그런데, 이러한 전동기의 냉각수단은 상기 프레임과 커버 사이로 흐르는 냉각수 유로에 대응되는 영역만이 냉각됨에 따라, 상기 회전자의 고속 회전으로 인해 상기 회전자를 지지하는 베어링으로부터 발생된 열은 냉각시키지 못한다. 이는 결국, 상기 회전자의 회전을 지지하는 베어링의 온도상승을 야기함에 따라, 베어링의 파손에 따른 오작동의 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 냉각 영역을 확대시켜 냉각효율을 향상시킬 수 있는 전동기의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전동기는, 고정체와 상기 고정체의 자력에 의해 회전되는 회전체를 구비하여, 전동력을 발생시키는 전동유닛 및, 상기 전동유닛을 냉각시키는 냉각유닛을 포함하며, 상기 냉각유닛은, 상기 고정체와 회전체로 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제1냉각유로, 상기 회전체의 회전을 지지하는 베어링으로 상기 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제2냉각유로 및, 상기 제1 및 제2냉각유로를 상호 연통시키는 연결유로를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 전동유닛은, 회전축에 설치되는 상기 회전체의 외주면과 마주하는 고정체의 외주면을 감싸 지지하는 프레임, 상기 프레임을 커버하는 커버 및, 상호 결합된 상기 프레임 및 커버의 양측단에 설치되는 한 쌍의 브라켓을 포함하여, 상기 고정체와 회전체를 지지하며, 상기 제1냉각유로는 상기 프레임과 상기 커버 사이에 마련되며, 상기 제2냉각유로는 상기 한 쌍의 브라켓에 각각 마련된다.

일측에 의하면, 상기 제1냉각유로는 상기 프레임과 마주하는 상기 커버의 내주면에 원주방향 또는 길이방향으로 상호 연결되도록 복수개 마련되며, 상기 제2냉각유로는 상기 회전체의 회전축에 결합되는 베어링의 원주방향에 대응되도록 상기 한 쌍의 브라켓에 각각 마련된다.

일측에 의하면, 상기 냉각유닛은, 상기 제1냉각유로로 상기 냉각수를 공급 및 배출시켜 순환시키는 공급구와 배출구를 포함하며, 상기 연결유로는 상기 공급구 및 배출구와 연결되어 상기 제2냉각유로로 상기 냉각수를 순환시킨다.

일측에 의하면, 상기 연결유로는 상기 공급구 및 배출구 각각에 대해 상기 냉각수가 공급 및 배출되도록 연결되는 연결 공급구와 연결 배출구를 구비한다.

일측에 의하면, 상기 제2냉각유로와 상기 연결유로를 상호 연결시키는 연결라인이 상기 한 쌍의 브라켓 각각에 형성된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 의한 전동기의 냉각유닛은, 고정체와 상기 고정체의 자력에 의해 회전되는 회전체를 구비하여 전동력을 발생시키는 전동기를 냉각시키는 전동기의 냉각유닛에 있어서, 상기 냉각유닛은, 상기 고정체와 회전체로 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제1냉각유로, 상기 회전체의 회전을 지지하는 베어링으로 상기 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제2냉각유로 및, 상기 제1 및 제2냉각유로를 상호 연통시키는 연결유로를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 전동기는, 회전축에 설치되는 상기 회전체의 외주면과 마주하는 고정체의 외주면을 감싸 지지하는 프레임, 상기 프레임을 커버하는 커버 및, 상호 결합된 상기 프레임 및 커버의 양측단에 설치되는 한 쌍의 브라켓을 포함하여, 상기 고정체와 회전체를 지지하며, 상기 제1냉각유로는 상기 프레임과 상기 커버 사이에 마련되며, 상기 제2냉각유로는 상기 한 쌍의 브라켓에 각각 마련된다.

일측에 의하면, 상기 제1냉각유로로 상기 냉각수를 공급 및 배출시켜 순환시키는 공급구와 배출구를 포함하며, 상기 연결유로는 상기 공급구 및 배출구와 연결되어 상기 제2냉각유로로 상기 냉각수를 순환시킨다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전동기는, 첫째, 냉각영역을 확대시킴으로써, 냉각효율을 향상시킬 수 있게 된다.

둘째, 고정체 및 회전체뿐만 아니라 회전체의 회전을 지지하는 베어링도 냉각시킴으로써, 베어링의 불량 발생을 억제하여 신뢰성 향상에 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 전동기의 냉각장치를 개략적으로 분해 도시한 분해 사시도, 그리고,
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 개략적으로 절단한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 의한 전동기(1)는 전동유닛(10) 및 냉각유닛(20)을 포함한다.

상기 전동유닛(10)은 회전력을 이용해 전동력을 발생시키는 것으로서, 고정체(11), 회전체(12), 베어링(13), 프레임(14), 커버(15) 및 브라켓(16)을 포함한다.

상기 고정체(11)는 중공의 원통 형상을 가지며 회전력을 발생시키기 위한 동력인 전류가 인가된다. 상기 회전체(12)는 고정체(11)의 내주면에 설치되어 고정체(11)와 마주한다. 이러한 회전체(12)는 회전축(12a)에 의해 회전 가능하게 지지되어, 고정체(11)의 자력에 의해 회전된다. 또한, 상기 베어링(13)이 회전축(12a)에 설치되어 회전체(12)의 회전력을 지지한다. 이때, 상기 베어링(13)은 도 3의 도시와 같이, 회전체(12)를 사이에 두고 회전축(12a) 상에 상호 마주하도록 한 쌍으로 설치된다.

참고로, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 고정체(11)에는 전류 인가를 위한 코일이 권선되며, 회전체(12)는 자력을 가지는 영구자석을 포함한다. 이러한 코일이 권선된 고정체(11)에 전류가 인가되어 자력이 발생하면, 상기 회전체(12)의 전자기유도에 의해 회전체(12)가 회전되어 전동력을 발생시킨다.

상기 프레임(14)은 회전축(12a) 상에 설치되는 회전체(12)의 외주면과 마주하는 고정체(11)의 외주면을 감싸 지지하며, 상기 커버(15)는 상기 프레임(14)의 외주면을 커버하도록 결합된다. 이때, 상기 프레임(14)과 커버(15)는 도 2의 도시와 같이, 고정체(11)와 회전체(12)의 형상에 대응하여 중공의 원통 형상을 가진다. 상기 브라켓(16)은 상호 결합된 프레임(14)과 커버(15)의 개방된 양측단에 설치되어 베어링(13)을 커버하도록 한 쌍으로 설치된다. 이때, 상기 브라켓(16)은 프레임(14)과 커버(15)의 양측단 형상에 대응하여 원판 형상을 가진다. 상기와 같은 프레임(14), 커버(15) 및 한 쌍의 브라켓(16)에 의해 전동력을 발생시키는 고정체(11) 및 회전체(12)가 지지되어 보호된다.

상기 냉각유닛(20)은 냉각수(C)를 순환시켜 전동유닛(10)을 냉각시킨다. 이를 위해, 상기 냉각유닛(20)은 공급구(21), 배출구(22), 제1냉각유로(23), 제2냉각유로(24) 및 연결유로(25)를 포함한다.

상기 공급구(21)와 배출구(22)는 냉각수(C)를 공급하여 배출시키는 것으로서, 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 커버(15)를 관통하여 마련된다. 참고로, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 공급구(21)와 배출구(22)는 펌프와 같은 순환수단과 연결되어 냉각수(C)를 지속적으로 순환시킨다.

상기 제1냉각유로(23)는 고정체(11)와 회전체(12)으로 냉각수(C)를 순환시켜 냉각시키는 유로로써, 도 2 및 도 3의 도시와 같이 프레임(14)과 마주하는 커버(15)의 내주면에 상호 연결되도록 원주방향으로 다수개 형성된다. 이때, 상기 제1냉각유로(23)는 커버(15)의 내주면에 원주방향으로 지그재그 방식으로 상호 연결되거나 나선형으로 형성됨으로써, 커버(15)의 내주면 전영역에 대해 냉각수(C)를 순환시킨다. 참고로, 상기 제1냉각유로(23)는 원주방향 뿐만 아니라 길이방향으로 상호 연결되도록 다수개 마련되는 변형예도 가능하다.

한편, 상기 공급구(21)와 배출구(22)가 커버(15)를 관통하여 형성됨에 따라, 상기 제1냉각유로(23)는 공급구(21)와 배출구(22)와 연결되어 지속적으로 냉각수(C)가 순환된다.

상기 제2냉각유로(24)는 회전체(12)의 회전을 지지하는 베어링(13)으로 냉각수(C)를 순환시켜 냉각시킨다. 이를 위해, 상기 제2냉각유로(24)는 베어링(13)을 커버하는 한 쌍의 브라켓(16)에 형성되어, 베어링(13)을 냉각시킨다. 이러한 제2냉각유로(24)는 회전축(12a)에 결합되는 베어링(13)의 원주방향에 대응되도록 한 쌍의 브라켓(16)에 각각 마련된다. 상기 제2냉각유로(24)는 도 2의 도시와 같이, 한 쌍의 브라켓(16)의 외면을 통해 노출되도록 형성될 경우, 별도의 냉각 커버(15)에 의해 커버되어 냉각수(C)가 누수됨이 차단된다.

상기 연결유로(25)는 제1 및 제2냉각유로(23)(24)를 상호 연통시킨다. 이를 위해, 상기 연결유로(25)는 상기 공급구(21) 및 배출구(22)와 연결되어 제1냉각유로(23)로 순환되는 냉각수(C)의 일부를 제2냉각유로(24)로 제공하여 순환시킨다. 상기 연결유로(25)는 또한 브라켓(16)의 내부에 연결유로(25)와 연결시키는 연결라인(25a)과 연결됨으로써, 제2냉각유로(24)와 연결된다. 또한, 상기 연결유로(25)는 공급구(21)와 배출구(22)에 대해 연결됨에 있어서, 연결 공급구(25b)와 연결 배출구(25c)를 구비함으로써 브라켓(16)에 마련된 제2냉각유로(24)로 공급된 냉각수(C)도 지속적으로 순환시킨다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전동기(1)의 냉각동작을 도 2 및 도 3을 참고하여 하기와 같이 설명한다.

도 2의 도시와 같이, 상기 공급구(21)를 통해 냉각수(C)가 공급되면, 제1냉각유로(23)를 거쳐 프레임(14)과 커버(15) 사이의 공간으로 도 2와 같이 냉각수(C)가 공급된다. 이에 따라, 상기 프레임(14)과 커버(15)에 의해 지지되는 고정체(11)와 회전체(12)의 동작 중 발생된 열이 냉각된다. 상기 제1냉각유로(23)를 거친 냉각수(C)는 배출구(22)를 통해 배출되고 새로운 냉각수(C)가 공급구(21)로 공급됨으로써, 냉각수(C)는 지속적으로 순환된다.

또한, 상기 공급구(21) 및 배출구(22)와 연결되는 연결유로(25)를 통해 냉각수(C)가 제2냉각유로(24)로 공급됨으로써, 한 쌍의 브라켓(16)에 의해 커버되는 한 쌍의 베어링(13)이 냉각된다. 이때, 상기 공급구(21) 및 배출구(22)를 통해 제2냉각유로(24)로 유입되는 냉각수(C)는 한 쌍의 브라켓(16)에 각각 마련된 연결라인(25a)을 통해 이동된다. 아울러, 상기 공급구(21) 및 배출구(22) 각각에 연결 공급구(25b) 및 연결 배출구(25c)가 마련됨으로써 냉각수(C)는 지속적으로 제2냉각유로(24)를 순환한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 전동기 10: 전동유닛
11: 고정체 12: 회전체
13: 베어링 14: 프레임
15: 커버 16: 브라켓
20: 냉각유닛 21: 공급구
22: 배출구 23: 제1냉각유로
24: 제2냉각유로 25: 연결유로

Claims

고정체와 상기 고정체의 자력에 의해 회전되는 회전체를 구비하여, 전동력을 발생시키는 전동유닛; 및
상기 전동유닛을 냉각시키는 냉각유닛;
을 포함하며,
상기 냉각유닛은,
상기 고정체와 회전체로 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제1냉각유로;
상기 회전체의 회전을 지지하는 베어링으로 상기 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제2냉각유로; 및
상기 제1 및 제2냉각유로를 상호 연통시키는 연결유로;
를 포함하고,
상기 전동유닛은, 회전축에 설치되는 상기 회전체의 외주면과 마주하는 고정체의 외주면을 감싸 지지하는 프레임, 상기 프레임을 커버하는 커버 및, 상호 결합된 상기 프레임 및 커버의 양측단에 설치되는 한 쌍의 브라켓을 포함하여, 상기 고정체와 회전체를 지지하며,
상기 제1냉각유로는 상기 프레임과 마주하는 상기 커버의 내주면에 원주방향으로 상호 연결되도록 복수개 마련되며, 상기 제2냉각유로는 상기 회전체의 회전축에 결합되는 베어링의 원주방향에 대응되도록 상기 한 쌍의 브라켓에 각각 마련되되,
상기 냉각유닛은 외부에서 상기 제1냉각유로로 상기 냉각수를 공급 및 배출시켜 순환시키는 공급구와 배출구를 포함하며, 상기 연결유로는 상기 공급구 및 배출구와 연결되어 상기 제2냉각유로로 상기 냉각수를 순환시키는 전동기.
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제1항에 있어서,
상기 연결유로는 상기 공급구 및 배출구 각각에 대해 상기 냉각수가 공급 및 배출되도록 연결되는 연결 공급구와 연결 배출구를 구비하는 전동기.
제1항에 있어서,
상기 제2냉각유로와 상기 연결유로를 상호 연결시키는 연결라인이 상기 한 쌍의 브라켓 각각에 형성되는 전동기.
고정체와 상기 고정체의 자력에 의해 회전되는 회전체를 구비하여 전동력을 발생시키는 전동기를 냉각시키는 전동기의 냉각유닛에 있어서,
상기 냉각유닛은,
상기 고정체와 회전체로 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제1냉각유로;
상기 회전체의 회전을 지지하는 베어링으로 상기 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 제2냉각유로; 및
상기 제1 및 제2냉각유로를 상호 연통시키는 연결유로;
를 포함하고,
상기 전동기는, 회전축에 설치되는 상기 회전체의 외주면과 마주하는 고정체의 외주면을 감싸 지지하는 프레임, 상기 프레임을 커버하는 커버 및, 상호 결합된 상기 프레임 및 커버의 양측단에 설치되는 한 쌍의 브라켓을 포함하여, 상기 고정체와 회전체를 지지하며,
상기 제1냉각유로는 상기 프레임과 마주하는 상기 커버의 내주면에 원주방향으로 상호 연결되도록 복수개 마련되며, 상기 제2냉각유로는 상기 회전체의 회전축에 결합되는 베어링의 원주방향에 대응되도록 상기 한 쌍의 브라켓에 각각 마련되되,
상기 제1냉각유로로 외부에서 상기 냉각수를 공급 및 배출시켜 순환시키는 공급구와 배출구를 포함하며, 상기 연결유로는 상기 공급구 및 배출구와 직접 연결되어 상기 제2냉각유로로 상기 냉각수를 순환시키는 전동기의 냉각유닛.
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제7항에 있어서,
상기 연결유로는 상기 공급구 및 배출구 각각에 대해 상기 냉각수가 공급 및 배출되도록 연결되는 연결 공급구와 연결 배출구를 구비하는 전동기의 냉각유닛.
제7항에 있어서,
상기 제2냉각유로와 상기 연결유로를 상호 연결시키는 연결라인이 상기 한 쌍의 브라켓 각각에 형성되는 전동기의 냉각유닛.