KR101393843B1

KR101393843B1 - Ｉｓｇ 모터

Info

Publication number: KR101393843B1
Application number: KR1020120099628A
Authority: KR
Inventors: 유영재
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2014-05-13
Also published as: KR20140033288A

Abstract

본 발명은 회전축에 고정되는 로터, 상기 로터를 감싸며 상면 및 하면에 코일이 형성되어 있는 스테이터, 상기 로터와 스테이터를 수용하는 하우징, 그리고 상기 로터의 상면에 배치되는 바닥면, 상기 바닥면으로부터 수직하게 절곡되어 있는 복수의 측면 날개를 포함하는 방열팬을 포함하며, 상기 방열팬은 상기 측면 날개의 끝부분이 외부를 향하여 절곡되어 있는 모터를 제공한다. 따라서, 코일과 하우징 사이의 더미 공간을 활용하여 팬의 구성을 변형함으로써 종래 공간을 유지하면서도 방열 효과를 향상시킬 수 있다.

Description

ＩＳＧ 모터{The ISG motor}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

모터는 회전축의 외주에 고정된 로터와, 상기 회전축의 축선 방향에서 상기 로터를 둘러 싸는 스테이터를 구비한다.

상기 스테이터는 상기 회전축의 축선 방향에 있어서 로터 주위로 코일을 수용하고, 상기 로터의 상부 또는 하부에 냉각팬이 형성되어 있다.

상기 냉각팬은 코일에서 발생하는 열을 외부로 방출하여 모터의 성능을 보장한다.

그러나, 상기 로터와 코일 사이의 공간이 협소하여 공기의 흐름이 원활하지 않고, 팬의 크기를 크게 하면 장치의 크기가 커지는 문제점이 발생한다.
이러한 팬은 국제공개공보 WO 2006/016394(2006.02.16)에 개시되어 있다.

실시예는 방열 효과가 향상되는 모터를 제공한다.

실시예는 회전축에 고정되는 로터, 상기 로터를 감싸며 상면 및 하면에 코일이 형성되어 있는 스테이터, 상기 로터와 스테이터를 수용하는 하우징, 그리고 상기 로터의 상면에 배치되는 바닥면, 상기 바닥면으로부터 수직하게 절곡되어 있는 복수의 측면 날개를 포함하는 방열팬을 포함하며, 상기 방열팬은 상기 측면 날개의 끝부분이 외부를 향하여 절곡되어 있는 모터를 제공한다.

상기 방열팬은 상기 로터의 상면에 형성되는 제1 방열팬, 그리고 상기 로터의 하면에 형성되는 제2 방열팬을 포함할 수 있다.

상기 제1 방열팬의 상기 측면 날개는 상기 바닥면으로부터 수직한 수직부, 그리고 상기 수직부로부터 외부를 향하여 절곡되어 있는 확장부를 포함할 수 있다.

상기 확장부는 상기 수직부에 대하여 45 내지 70도를 갖도록 경사질 수 있다.

상기 확장부는 상기 코일과 상기 하우징 사이의 이격 공간에 배치될 수 있다.

상기 코일과 하우징 사이의 거리는 상기 로터와 상기 코일의 길이차의 0.2 내지 2배일 수 있다.

상기 확장부는 상기 코일의 끝점보다 낮은 위치에서 절곡될 수 있다.

상기 확장부는 상기 코일의 끝점보다 10mm 이하만큼 낮은 위치에서 절곡될 수 있다.

상기 하우징과 상기 확장부의 끝점은 20mm 이하만큼 이격될 수 있다.

상기 바닥면은 상기 회전축을 중심으로 원형일 수 있다.

상기 측면 날개는 상기 바닥면의 법선으로부터 -15도 내지 15도만큼 기울어져 있을 수 있다.

상기 제2 방열팬은 상기 제1 방열팬과 서로 다른 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 코일과 하우징 사이의 더미 공간을 활용하여 팬의 구성을 변형함으로써 종래 공간을 유지하면서도 방열 효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 모터의 단면도이다.
도 3은 냉각팬의 사시도이다.
도 4는 냉각팬의 상세 구성도이다.
도 5는 냉각팬의 상면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 이하에서는 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 모터를 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 ISG 모터(500)는 차량의 급발진 방지 시스템(idle start and go)을 구비하는 모터로서, 원통 형상으로 형성된다.

상기 ISG 모터(500)는 회전축(180)의 외주에 N극과 S극이 원주 방향으로 동일 간격으로 교대로 착자된 영구 자석으로 이루어지는 로터(190)를 가지고 있다.

상기 회전축(180)의 축선 방향에 있어서 상기 로터(190)를 감싸며 스테이터(200)가 형성되어 있으며, 스테이터(200)의 양 단으로 상기 로터(190)를 감싸며 코일(210)이 형성되어 있다.

상기 스테이터(200)는 코일(210)과, 상기 코일(210)을 수용하는 요크(도시하지 않음)로 자기 회로를 구성한다.

상기 회전축(180)을 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 베어링(400)의 슬리브를 통해 자기 회로적으로 연결되어 있다.

스테이터(200)는 하부에 코일(210)과, 상기 코일(210)을 수용하는 요크로 자기 회로를 구성한다.

제2 베어링(450)의 슬리브를 통해 자기 회로적으로 연결되어 있다.

한편, 상기 로터(190)의 상부 및 하부에 상기 축선 방향으로 일치하는 방열팬(300, 350)이 형성되어 있다.

실시예에 따른 ISG 모터(500)는 스테이터(200) 및 로터(190)를 수용하는 비자성의 하우징(460)을 가지고 있다.

상기 하우징(460)은 복수의 분리되어 있는 몸체를 포함할 수 있으며, 상기 하우징(460)은 스테인리스 소재 또는 알루미늄 합금의 재료로 형성된다.

한편, 상기 로터(190)의 상부에 형성되어 있는 제1 방열팬(300)과 하부에 형성되어 있는 제2 방열팬(350)은 도 3과 같이 서로 다른 형상을 가진다.

상기 제1 및 제2 방열팬(300, 350)은 상기 로터(190)의 상면 및 하면에 밀착되는 바닥면 및 상기 바닥면으로부터 수직하게 형성되어 있는 측면 날개부(310)를 포함한다.

제1 및 제2 방열팬(300, 350)의 바닥면(315)의 크기는 서로 동일할 수 있으며, 로터(190)의 상면 및 하면과 동일하거나 작은 면적을 가진다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참고하여 방열팬(300)에 대하여 설명한다.

상기 제1 방열팬(300)은 원형의 바닥면(315) 및 상기 바닥면(315)으로부터 수직하게 절곡되어 있는 복수의 측면 날개부(310)를 포함한다.

상기 바닥면(315)은 상기 회전축(180)을 관통하는 축홀(316)을 포함한다.

상기 측면 날개부(310)는 서로 이격되어 있는 복수의 측면 날개를 포함한다.

상기 복수의 측면 날개는 방열 효율에 따라 소정 개수로 형성될 수 있다.

상기 복수의 측면 날개는 도 5와 같이 바닥면(315)의 원주를 따라 분산 배치되어 있으며, 단면이 원주를 향하여 오목하게 형성되어 있을 수 있다.

즉, 측면 날개의 단면의 형상은 중심부가 양 끝을 이은 직선, 즉 원주의 법선과 평행한 직선으로부터 t 만큼 축홀(316)을 향하여 오목하게 함몰되어 있는 형상을 가진다.

이때, 각 측면 날개는 원주의 법선 방향에 대하여 소정 각도로 기울어져서 배치될 수 있다. 이때 기울어진 각도는 -15도 내지 15도를 충족한다.

상기 측면 날개는 도 4와 같이 수직부(311) 및 수직부(311)로부터 연장되어 외부를 향하여 기울어져 있는 확장부(312)를 더 포함한다.

상기 로터(190)로부터 상기 코일(210)의 높이 차(d2)가 도 2와 같이 10-50mm를 가질 때, 상기 로터(190)로부터 코일(210)까지의 높이 차(d2)와 코일(210)과 하우징(460) 사이의 거리(d1)는 1:0.2~2를 충족한다.

따라서, 상기 코일(210)의 높이에 따라 상기 코일(210)과 하우징(460) 사이의 이격 거리(d1)가 결정된다.

이때, 상기 코일(210)과 하우징(460) 사이의 이격 거리(d1)에 상기 방열팬(300)의 확장부(312)가 배치되도록 상기 확장부(312)를 절곡하여 형성한다.

상기 확장부(312)가 시작되는 절곡점(n1)은 코일(210)의 최상점으로부터 0.1 내지 10mm 아래에 위치하며, 기울어진 각도는 45 내지 70도를 충족한다.

이와 같이 상기 수직부(311)로부터 기울어진 확장부(312)를 형성함으로써 상기 측면 날개의 길이가 증가할 수 있다.

로터(190)와 스테이터(200) 및 코일(210) 사이의 간격은 1 내지 10mm로 매우 협소하고, 상기 간격을 통하여 공기를 흘려 대류에 의해 방열이 진행된다.

이러한 방열 구동은 상기 방열팬(300)의 날개가 길수록 효율이 높아지는데, 이와 같이 코일(210)과 하우징(460) 사이의 이격 공간을 활용하여 상기 방열팬(300)의 측면 날개를 절곡하여 배치함으로써 공간을 확장하지 않고 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

하우징(460)과 확장부(312)까지의 거리(d3)는 0.1 내지 20mm를 충족하도록 형성함으로써 상기 확장부(312)가 하우징(460)과 접하여 회전이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 제1 방열팬(300)의 형상을 변형하는 경우, 종래 방열팬(300)의 측면 날개를 일자형으로 형성하였을 때와 비교하여 코일(210)의 내부 온도가 63도에서 59도로 4도 이상 낮출 수 있는 것을 확인할 수 있다.

상기 제2 방열팬(350)은 원형의 바닥면(365) 및 상기 바닥면(365)으로부터 수직하게 돌출되어 있는 복수의 측면 날개부(360)를 포함한다.

상기 바닥면(365)은 상기 회전 축을 관통하는 축홀(366)을 포함한다.

상기 측면 날개부(360)는 서로 이격되어 있는 복수의 측면 날개를 포함한다.

상기 복수의 측면 날개는 제1 방열팬(300)과 같이 바닥면(365)의 원주를 따라 분산 배치되어 있으며, 단면이 원주를 향하여 오목하게 형성되어 있을 수 있다.

즉, 단면의 형상은 중심부가 양 끝을 이은 직선으로부터 t 만큼 축홀(366)을 향하여 오목하게 함몰되어 있는 형상을 가질 수 있다.

이하에서는 표 1 내지 표 3을 참고하여 본 발명의 효과에 대하여 설명한다.

인자	레벨		상세내역
인자	-	+	상세내역
높이	50	100	50=10mm 100=22mm
각도	50	100	50=0도 100=45도
폭	50	100	50=8mm 100=12mm
윙형태	50	100	50=20mm 100=200mm

상기 표 1에서 높이는 제1 방열팬의 수직부의 높이이며, 각도는 측면 날개가 원주의 법선 방향에 대하여 기울어진 정도이고, 폭은 측면 날개의 수직부의 폭이며, 윙형태는 측면 날개가 바닥면의 중심을 향하여 오목하게 함몰되는 깊이를 의미한다.

표 2는 상기 인자의 값을 변화하면서 최적의 조건을 찾은 것이다.

높이	각도	폭	여유온도
87.5	50	50	32.81994
95.83	50	50	33.00262
87.5	54.44	50	32.50268
95.83	54.44	50	32.34909
87.5	50	75	32.56958
95.83	50	75	32.18057
87.5	54.44	75	32.36895
95.83	54.44	75	32.13696
87.5	52.22	62.5	32.49948
95.83	52.22	62.5	32.41635
91.665	50	62.5	32.64792
91.665	54.44	62.5	32.48834
91.665	52.22	50	32.48834
91.665	52.22	75	32.57034
91.665	52.22	62.5	32.66552
50	50	50	24.413
100	50	50	32.614
50	100	50	22.27
100	100	50	27.298
50	50	100	25.58
100	50	100	31.301
50	100	100	24.697
100	100	100	26.604
32.95518	75	75	24.143
117.0448	75	75	29.812
75	32.95518	75	30.772
75	117.0448	75	26.79
75	75	32.95518	29.337
75	75	117.0448	30.942
75	75	75	29.882

표 2를 따르면, 인자의 최적 값은 높이가 92.5044, 각도 50, 폭 50을 가지며, 이때, 기대 여유 온도는 32.94도이다.

상기 최적 인자 값에서 측면 날개의 확장부(312)를 형성하면서, 확장부(312)의 길이와 확장부(312)의 각도를 인자로 여유 온도를 설정하면 데이터는 표 3과 같다.

길이(mm)	각도	온도 여유
1	30	32.1
3.6	30	30.8746
1	45	32.36999
3.6	45	32.69729
1	37.5	32.04876
3.6	37.5	31.35904
2.3	30	31.33587
2.3	45	32.42666
2.3	37.5	31.79141
4	45	32.77981
5	45	32.93222
4	70	33.32367
5	70	33.73523
4	57.5	33.98581
5	57.5	34.13736
4.5	45	32.95941
4.5	70	33.59842
4.5	57.5	34.07989
5	60	35.48892
6	60	36.2619
7	60	36.37466
8	60	36.71295

표 3과 같이 각도가 45 내지 70도 사이에서 확장부(312)의 길이가 4 초과일 때 기대 여유 온도를 충족하며, 확장부(312)의 길이가 6mm 이고, 각도가 60도일 때, 이상적인 여유 온도를 가진다. 도 1 내지 도 5와 같이 제1 및 제2 방열팬(300, 350)의 형상이 상이한 것은 상부 코일(210)과 하우징(460) 사이의 거리와 하부 코일(210)과 하우징(460) 사이의 거리가 서로 상이한 것에 기인한다.

상기 하부 코일(210)과 하우징(460) 사이의 거리가 상부 코일(210)과 하우징(460) 사이의 거리보다 좁게 형성되어 있어 상기 제2 방열팬(350)은 확장부(312)를 가지지 않으나, 이와 달리 하부 코일(210)과 하우징(460) 사이에도 이격 공간이 상부와 같이 형성되는 경우, 제2 방열팬(350)도 제1 방열팬(300)과 동일하게 구성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 방열팬(300, 350)의 바닥면(315, 365)에는 도 1 및 도 2와 같이 베어링(400, 450)이 형성되어 상기 회전축(180)을 고정한다.

상기 하우징(460)과 내부의 방열팬(300) 사이의 이격 공간은 상기에서 설명한 바와 같다.

상기 하우징(460)은 회전축(180)을 관통하는 축홀이 형성되어 있으며, 상기 축홀을 관통하여 돌출되는 회전축(180)을 고정하는 고정벨트(470)가 형성되어 있다.

이와 같이 ISG 모터(500)는 방열팬(300)의 형상을 변형하여 팬의 길이를 늘림으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

모터 500
로터 190
스테이터 200
코일 210
방열팬 300, 350
베어링 400, 450
하우징 460

Claims

회전축에 고정되는 로터,
상기 로터를 감싸며 상면 및 하면에 코일이 형성되어 있는 스테이터,
상기 로터와 스테이터를 수용하는 하우징, 그리고
상기 로터의 상면에 배치되는 바닥면, 상기 바닥면으로부터 수직하게 절곡되어 있는 복수의 측면 날개를 포함하는 제 1 방열팬을 포함하며,
상기 측면 날개는,
상기 바닥면으로부터 수직한 수직부와,
상기 코일의 끝점보다 낮은 위치에서 상기 수직부로부터 외부를 향하여 절곡되어 있는 확장부를 포함하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터의 하면에 형성되는 제2 방열팬을 더 포함하는 모터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 확장부는
상기 수직부에 대하여 45 내지 70도를 갖도록 경사지는 모터.
제1항에 있어서,
상기 확장부는 상기 코일과 상기 하우징 사이의 이격 공간에 배치되는 모터.
제5항에 있어서,
상기 코일과 하우징 사이의 거리는 상기 로터와 상기 코일의 길이차의 0.2 내지 2배인 모터.
삭제
제6항에 있어서,
상기 확장부는 상기 코일의 끝점보다 10mm 이하만큼 낮은 위치에서 절곡되는 모터.
제6항에 있어서,
상기 하우징과 상기 확장부의 끝점은 20mm 이하만큼 이격되어 있는 모터.
제6항에 있어서,
상기 바닥면은 상기 회전축을 중심으로 원형인 모터.
제10항에 있어서,
상기 측면 날개는 상기 바닥면의 법선으로부터 -15도 내지 15도만큼 기울어져 있는 모터.
제2항에 있어서,
상기 제2 방열팬은 상기 제1 방열팬과 서로 다른 형상을 가지는 모터.