KR101939760B1

KR101939760B1 - 전동기를 냉각시키기 위한 냉각 장치 및 이를 구비하는 수중운동체

Info

Publication number: KR101939760B1
Application number: KR1020180082193A
Authority: KR
Inventors: 조원효
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2019-01-17

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치는, 회전 가능하게 축 방향을 따라 배치되는 회전자, 상기 회전자의 외측에 배치되어 상기 회전자를 둘러싸는 고정자, 상기 고정자의 외측에 배치되어 내부에 유체가 흐를 수 있도록 제1 유로를 마련하며, 유체가 상기 제1 유로를 흐르며 상기 고정자를 냉각시키는 냉각 유로부 및 상기 냉각 유로와 연결되며, 상기 회전자의 중심부에 위치하는 회전축을 포함할 수 있다.

Description

전동기를 냉각시키기 위한 냉각 장치 및 이를 구비하는 수중운동체 {Cooling apparatus of electric motor and underwater moving body having the same}

본 발명은 전동기를 냉각시키기 위한 냉각 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 특히 수중운동체 내부에 탑재되는 전동기를 냉각시키기 위한 냉각 장치에 관한 것이다.

수중에서 고속으로 이동하는 운동체는 내부에 장착되는 추진기에 의한 추진력을 이용하여 이동한다. 추진기 구동을 위해 일반적으로 전동기나 엔진이 설치되며, 이들은 큰 추진력을 내기 위해 큰 토크와 회전수로 구동되며, 이로 인해 많은 양의 열이 발생된다.

전동기나 엔진에서 발생되는 열은 전동기, 엔진의 성능저하 및 기능 상실을 유발하며 이를 방지하기 위하여 별도의 냉각장치에 의해 냉각되어야 한다. 상기 냉각장치는 주로 자체 순환 펌프에 의한 강제순환에 의하여 냉각수를 이동시키고, 상기 냉각수와 열을 교환하는 방식을 채택하고 있다. 상기 강제순환 방식은 부가적인 펌프를 사용하여 냉각수를 순환시키므로 에너지의 손실을 초래하고, 내부 공간을 차지하는 단점이 있다.

특히, 군사용, 산업용으로 주로 사용되는 고출력 무인 수중운동체, 예를 들어 어뢰 등의 추진동력계는 고열로 인한 냉각이 필요하나, 내부 공간의 제약으로 인하여 별도의 강제 냉각을 위한 장치 설치가 어렵다.

또한, 기존의 수중운동체에 탑재되는 추진전동기의 냉각장치는 물을 이용하여 고정자의 일부 냉각을 가능하게 하였지만, 고출력 고속 운전을 수행하는 경우, 추진전동기의 발열로 인해 운용시간이 제한되는 단점을 보완하기 위해 추가적인 고정자 냉각이 가능한 냉각기술의 도입이 시급한 상황이다.

한국 공개 특허 제10-2004-0022068호 (공개)

상기 전술한 바와 같이, 고출력 고속 운전을 하는 수중운동체의 전동기에서 발생하는 발열에 의해 운용시간이 제한되는 현상을 방지하기 위해서 본 발명의 냉각 장치를 제공함에 따라 전동기의 운용시간을 비약적으로 늘일 수 있도록 하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 냉각 장치는, 회전이 가능하도록 길이 방향으로 형성되는 회전자, 상기 회전자의 외측에 배치되어 상기 회전자를 둘러싸는 고정자, 상기 고정자의 외측에 배치되어 내부에 유체가 흐를 수 있는 유로관을 마련하며, 유체가 상기 유로관을 통과함에 따라 상기 고정자를 냉각시키는 제1 유로 및 상기 회전자의 중심부에 위치하며, 내부에 유체가 흐를 수 있는 공간을 마련하는 회전축을 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전축은, 유체가 상기 회전축 내부로 유입될 수 있도록 마련되는 제1 유입구, 상기 제1 유입구를 통해 유입되는 유체가 상기 회전축의 길이 방향으로 흐를 수 있도록 상기 회전축의 중심부에 마련되는 제2 유로 및 상기 제1 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 제2 유로를 통과한 후 외부로 유출시킬 수 있도록 마련되는 제1 유출구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 유로는 상기 제1 유입구와 연결되는 제1 영역과 상기 제1 유출구와 연결되는 제2 영역으로 분리될 수 있다.

또한, 상기 회전자는, 내부에 유체가 흐를 수 있는 회전자 내부 유로를 더 포함할 수 있고, 상기 회전축은, 상기 제2 유로를 따라 회전하는 유체의 원심력을 증진시키기 위해 상기 제2 유로의 내측에 마련되는 차단벽, 상기 회전자 내부 유로와 연결되어, 상기 제1 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 제2 유로의 일부 영역을 지나 상기 회전자 내부 유로로 유출시킬 수 있도록 마련되는 제2 유출구 및 상기 회전자 내부 유로에 흐르던 유체가 상기 제2 유로로 유입될 수 있도록 마련되는 제2 유입구를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 유출구는, 상기 제1 유입구와 연결되는 제1 영역에 형성되어, 상기 제1 유입구를 통해 유입되어 흐르는 유체를 상기 회전자 내부 유로로 유출시키고, 상기 제2 유입구는, 상기 제1 유출구와 연결되는 제2 영역에 형성되어, 상기 회전자 내부 유로를 흐르던 유체를 상기 제2 유로로 유입시키며, 상기 제1 유출구는, 상기 제2 유입구를 통해 유입된 유체를 상기 제1 유로로 유출시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 유입구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내경과, 상기 제1 유출구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내경은 서로 상이할 수 있다.

또한, 상기 차단벽은 복수개로 마련될 수 있고, 상기 제1 유입구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내표면으로부터 내측방향으로 형성되는 상기 차단벽의 길이와, 상기 제1 유출구가 위치하는 영역에서의 상기 차단벽의 길이는 서로 상이할 수 있다.

또한, 외표면의 면적을 확장시키기 위한 복수개의 확장 홈들을 포함하며, 상기 냉각 유로부를 커버하는 케이스 및 상기 회전축의 양단에 형성되는 베어링을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 유체는 냉각용 오일일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 수중운동체는, 상기 수중운동체의 주행 방향을 제어하는 제어부 및 회전이 가능하도록 길이 방향으로 형성되는 회전자, 상기 회전자의 외측에 배치되어 상기 회전자를 둘러싸는 고정자, 상기 고정자의 외측에 배치되어 내부에 유체가 흐를 수 있는 유로관을 마련하며, 유체가 상기 유로관을 통과함에 따라 상기 고정자를 냉각시키는 제1 유로 및 상기 회전자의 중심부에 위치하며, 내부에 유체가 흐를 수 있는 공간을 마련하는 회전축을 포함하는 전동기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전축은, 상기 회전자는, 내부에 유체가 흐를 수 있는 회전자 내부 유로를 더 포함하고, 유체가 상기 회전축 내부로 유입될 수 있도록 마련되는 제1 유입구, 상기 제1 유입구를 통해 유입되는 유체가 상기 회전축의 길이 방향으로 흐를 수 있도록 상기 회전축의 중심부에 마련되는 제2 유로, 상기 제1 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 제2 유로를 통과한 후 외부로 유출시킬 수 있도록 마련되는 제1 유출구, 상기 제2 유로를 따라 회전하는 유체의 원심력을 증진시키기 위해 상기 제2 유로의 내측에 마련되는 차단벽, 상기 회전자 내부 유로와 연결되어, 상기 제1 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 제2 유로의 일부 영역을 지나 상기 회전자 내부 유로로 유출시킬 수 있도록 마련되는 제2 유출구 및 상기 회전자 내부 유로에 흐르던 유체가 상기 제2 유로로 유입될 수 있도록 마련되는 제2 유입구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 유입구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내경과, 상기 제1 유출구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내경은 서로 상이하며, 상기 제1 유입구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내표면으로부터 내측방향으로 형성되는 상기 차단벽의 길이와, 상기 제1 유출구가 위치하는 영역에서의 상기 차단벽의 길이는 서로 상이하고, 상기 유체는 냉각용 오일일 수 있다.

본 발명의 수중운동체 내부에 탑재되는 전동기를 냉각시키는 냉각 장치는 오일이 내부에 마련된 유로들을 통과하게 됨으로써 고정자 전체를 고르게 냉각 시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중운동체의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따란 전동기/냉각 장치의 외관을 예시한 예시도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 냉각 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 부분절개 사시도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 냉각 장치의 단면도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 유로부를 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체(오일)의 흐름을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축의 내부에 구성된 세부구성을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될

수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

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. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록"등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 수중운동체 내부에 탑재되어, 수중운동체가 수중에서 고속으로 주행함에 따라 전동기에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 추진전동기의 냉각 장치의 구성을 이하 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중운동체의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 수중운동체(10)는 전동기(100), 전원부(200) 및 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전동기(100)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻음으로써 추진력을 이용하여 수중운동체를 구동시킬 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 전동기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각 장치에 관한 것으로, 이하에서는 전동기를 냉각 장치(100)라 하여, 전동기를 냉각시키는 냉각 장치의 동작 구성 및 원리와 관련하여 상세하게 다루도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전원부(200)는 상기 전동기(100)에 전력을 공급함으로써, 수중운동체(10)가 수중에서 주행할 수 있도록 전원을 제공한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(300)는 수중운동체의 주행 방향 및 수중운동체를 구성하는 구성부들의 동작을 제어할 수 있다.

도2 내지 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 냉각 장치(100)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치(100)는 케이스(120), 회전축(140), 회전자(160), 고정자(180)를 포함할 수 있다.

먼저, 도2는 본 발명의 실시예에 따란 전동기/냉각 장치(100)의 외관을 예시한 예시도이다. 도2를 참고하면, 본 발명의 전동기의 냉각 장치(100)의 중심부에는 회전축(140)이 구비되고, 전동기/냉각 장치의(100)의 내부 구성들을 커버하는 케이스(120)의 외표면은 도2에 도시된 바와 같이, 외표면의 면적을 확장시키기 위한 복수개의 확장 홈(121)들을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 케이스(120)의 외표면은, 케이스(120)의 내표면에 구비되는 냉각 유로부(예컨대, 냉각파이프)가 해수(물)와 접촉되는 부분을 넓혀 냉각효과를 높이기 위해서, 케이스(120)의 외표면이 해수와 접촉되는 면적을 확장시키기 위해 확장 홈(121)을 마련한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 확장 홈(121)들은 회전축(140)의 길이 방향으로 길게 형성될 수 있고, 복수개의 확장 홈(121)들은 소정의 간격 거리로 서로 이격되어 규칙적으로 케이스(120)의 외표면에 배열되어 형성될 수 있다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 냉각 장치(100)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 부분절개 사시도이다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전동기의 냉각 장치(100)의 가장 중심부에는 회전축(140)이 위치하고, 순서대로, 회전자(160), 고정자(180), 그리고 케이스(120)가 위치하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치(100)의 냉각 유로부는 도3에는 도시되지 않았으나, 케이스(120)의 내표면에 형성되어 있어, 케이스(120)와 고정자(180) 사이에 배치된다.

또한, 일 실시예에 따르면, 회전축(140)의 양단에는 베어링(bearing)(150)들이 구비될 수 있다. 베어링(150)은 전동기의 회전축(140)을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시킬 수 있도록 하는 역할을 한다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 냉각 장치(100)의 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 회전자(160)는 중심부에 위치하는 회전축(140)의 길이 방향을 따라, 상기 회전축(140)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 본 발명의 회전자(160)는 내부에 유체가 흐를 수 있는 회전자 내부 유로(161)를 더욱 포함한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 고정자(180)는 회전자(160)의 외측에 배치되어, 상기 회전자(160)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 본 발명의 고정자(180)는 내부에 유체가 흐를 수 있는 고정자 내부 유로(181)를 더욱 포함한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 케이스(120)는 고정자(180)의 외측에 배치되어, 상기 고정자(180)를 둘러싸도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 유로부(130)는 상기 냉각 장치의 케이스(120)의 내표면에 마련됨으로써, 고정자(180)를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 냉각 유로부(130)의 일 실시예는 도5와 같다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 유로부를 설명하기 위해 도시한 참고도로서, 냉각 장치(100)에서 회전축(140)과 냉각 유로부(130)의 구성만을 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 유로부(130)는 도5에 도시된 바와 같이, 케이스(120)의 내표면에 구비될 수 있도록 원통형상으로 구현될 수 있고, 냉각 유로부의 유로인 제1 유로(130)의 형상은 회전축(140)의 길이 방향에 따라, 유로관의 길이가 길게 형성되되, 지그재그 형태로 형성되어, 유체가 제1 유로(130)를 계속해서 흐를 수 있도록 구현될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 및 회전자의 냉각을 위해 이없으며 부식을 억제할 수 있는 종류의 오일이 이용되는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 유로부의 제1 유로(130)는 길이가 길고, 파이프 수가 많으며, 내경이 작게 형성되는 것이 바람직하다. 유로관의 길이가 길고, 내경이 작게 형성될수록 냉각 효과가 좋기 때문이다.

다시 도4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전축(140)은 회전자(160)의 중심부에 위치하고, 양단에 위치하는 베어링(150)에 의해 고정 지지될 수 있다.

또한, 본 발명의 회전축(140)은 회전자의 내부 유로(161) 및 제3 유로(170)와 연결될 수 있다. 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체(오일)의 흐름을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.

도6을 참고하여, 도4를 살펴보면, 유체 흐름의 시작점을 제1 유입구(141)로 하는 경우, 유체는 제1 유입구(141)를 통해 회전자 내부 유로(161)로 흐른다. 그 후, 회전자 내부 유로(161)를 통과한 유체는, 회전축(140) 내부를 지나 제1 유출구(144)로 유출하게 되고, 이에 따라 제1 유출구(144)로 유출된 유체는 제3 유로(170)를 지나 오일 흡입 관로(134)로 흡입된다. 즉, 유체가 제1 유입구(141)를 통해 회전축(140) 내부를 지나 제1 유출구(144)로 유출됨에 따라 제1 유출구(144)가 위치하는 영역에서의 제3 유로(170)의 압력이 상승하게 되고, 이에 따라 유체는 오일 흡입 관로(134)를 통해 제1 유로(130)로 유입되게 된다.

그 후, 제1 유로(130)를 통과한 유체는 오일 배출 관로(132)로 배출되고, 오일 배출 관로(132)와 연결된 고정자 내부 유로(181)로 진입하여, 고정자 내부 유로(181)에서부터 수중운동체의 전동기를 냉각하고, 연결 통로(182)를 통해 유체는 제3 유로(170)를 지나 다시 제1 유입구(141)로 유입하게 된다. 이러한 원리로, 본 발명의 유체(오일)은 전동기의 냉각 장치(100) 내부를 이동하며 흐르게 된다.

요컨대, 본 발명의 실시예에 따른 제1 유입구(141)는 제3 유로(170)를 통해 유입되는 유체를 회전축(140) 내부로 전달하기 위한 통로를 제공하고, 제1 유출구(144)는 회전축 내부에 있던 유체를 제3 유로(170)를 전달하기 위한 통로를 제공한다.

즉, 본 발명의 제1 유입구(141)는 고정자 내부 유로(181)로부터 유입된 유체를 회전축(140) 내부로 전달하기 위한 것이고, 제1 유출구(144)는 회전축 내부에 잇던 유체를 외부로 내보내기 위하여 오일 흡입 관로(134)로 전달하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 제3 유로(170)는 냉각 유로부 외에 전동기의 냉각 장치(100)의 양단의 테두리부에 배치된 유로로서, 연결 통로(182)와 제1 유입구(141)를 연결하고, 제1 유출구(144)와 오일 흡입 관로(134)를 연결하기 위한 유로이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 냉각 장치(100)는 도4에 도시된 바와 같이, 회전자(160)와 제3 유로(170) 사이에 오일 차단부(190)가 마련될 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 차단부(190)의 외부, 즉, 제3 유로(170)는 유체(오일)로 채워져 있을 수 있다. 이와 같은, 본 발명의 오일 차단부(190)는 회전자(160)의 회전운동에 대해 오일의 점성 마찰이 저항으로 작용하므로 전동기 효율 개선을 위해 회전자(160) 외부와 오일을 분리하기 위한 용도로서 이용될 수 있다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축(140)의 내부에 구성된 세부구성을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 냉각장치(100)는 추진전동기의 추가적인 고정자 냉각이 가능하도록 냉각장치(100)의 중심에 위치하는 회전축(140) 내부에 유체가 흐를 수 있는 유로를 마련함으로써, 고정자 및 회전자의 냉각효과를 높일 수 있도록 구현된다. 이때, 본 발명의 회전축(140)은 회전자(160)가 회전을 하면 함께 회전하게 된다.

본 발명의 회전축(140) 내부에는 제2 유로(145, 146)가 형성되어 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 유로는 제1 유입구(141)와 연결되는 제1 영역(145)과, 제1 유출구(144)와 연결되는 제2 영역(146)으로 분리되어 구현될 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 제2 유로의 제1 영역(145)은 제1 유입구(141)가 형성되어 있고, 오일 배출 관로(132)로 배출된 유체가 고정자 내부 유로(181)를 지나, 제3 유로(170)를 통해 제1 유입구(141)로 유입될 수 있다. 이렇게, 제1 유입구(141)를 통해 유입된 유체는 원심력에 의해 회전하며, 제1 유입구(141)와 인접하여 형성되는 제2 유출구(142)로 이동하여 유출된다.

이렇게, 유체는 제2 유출구(142)를 통해 제2 유로(145)와 연결된 제1 유로(130)로 유출되게 되고, 제2 유출구(142)를 통해 유출된 유체는 회전자 내부 유로(161)를 지나 통과한 후, 회전자 내부 유로와 연결된 제2 유입구(143)를 통해 다시 제2 유로(146)로 유입된다.

여기서, 일 실시예에 따른 제2 유입구(143)는 제2 유로의 제2 영역(146)의 일단부에 위치할 수 있다. 제2 유입구(143)로 유입된 유체는 원심력에 의해 회전하며, 제2 유로의 제2 영역(146)을 지나 제2 영역의 타단에 위치하는 제1 유출구(144)로 이동하여 유출된다.

이렇게, 제1 유출구(144)로 유출된 유체는 도4에 도시된 제3 유로(170)를 통해 오일 흡입 관로(134)로 흐르고, 오일 흡입 관로(134)를 통해 흘러 들어온 유체는 제1 유로(130)로 배출되어, 제1 유로(130)를 통과한 유체는 다시 오일 배출 관로(132)를 통해 고정자 내부 유로(181)를 진입하여 다시 회전자의 냉각장치(100) 내부를 순환하게 되는 것이다.

오일은 오일 냉각 파이프인 냉각 유로부(130, 제1 유로)에서 냉각되며, 오일 배출 관로(132)로 배출되고, 고정자 내부 유로(181)를 지나게 되면서 전동기를 냉각하며, 연결 통로(182)로 토출된 후, 제1 유입구(141)로 유입된다.

본 발명의 회전축(140)은 도7에 도시된 바와 같이, 제2 유로(145, 146) 내에 마련되는 차단벽(147)을 더욱 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명의 차단벽(147)은 제2 유로(145, 146)의 내표면에 형성되되, 중심부를 향해 수직하는 방향으로 형성되며, 그 개수는 복수개로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 도7에서는 4개의 차단벽(147)들이 제2 유로(145, 146)의 내표면에 수직하는 방향으로 형성되는 것을 예로서 도시하였다.

제2 유로(145, 146) 내에 형성되는 차단벽(147)은 제2 유로를 따라 회전하는 유체의 원심력을 증진시킬 수 있는 역할을 한다.

이 때, 본 발명의 제2 유로의 제1 영역(145)에서의 내경과 제2 영역(146)의 내경이 상이하게 구현될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제2 유로(145, 146)는 제2 유로의 시작단부터 끝단까지의 내경의 크기가 점점 커지도록 구현될 수 있다.

또한, 제2 유로 내에 형성되는 차단벽(147)의 길이(제2 유로의 내측으로부터 중심부로 향하는 길이)도 제2 유로의 내경과 마찬가지로 그 길이가 점점 길어지도록 구현될 수 있다.

이와 같은 구성을 보다 구체적으로 설명하기 위해, 도7을 참고하여, 제2 유로의 제1 영역(145)의 단면도(①) 제2 영역(146)의 일단면도(②), 제2 영역(146)의 타단면도(③)를 살펴보도록 한다. 참고적으로, 도7에서는 제1 유입구(141), 제2 유출구(142), 제2 유입구(143) 및 제1 유출구(144)가 서로 대응하는 위치로 2개로 마련되는 것을 가정하여 도시하였다. 도7의 148은 제2 유로의 두께를 표시한 것이다.

제1 영역(145)의 단면도(①), 제2 영역(146)의 일단면도(②) 및 제2 영역(146)의 타단면도(③)를 참고하면, 제2 유로(145, 146)의 내경의 크기가 모두 상이한 것을 알 수 있다. 또한, 각 구간에서의 차단벽(147)의 길이 또한 모두 상이하게 형성되어 있다.

상술한 바와 같은 수중운동체의 전동기를 냉각시키는 냉각 장치를 통해 고출력 고속 운전을 하는 수중운동체의 전동기에서 발생하는 발열에 의해 운용시간이 제한되는 현상을 방지고, 전동기의 운용시간을 비약적으로 늘일 수 있는 효과를 도출하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 수중운동체
100: 전동기/냉각장치
120: 케이스
121: 확장 홈
130: 냉각 유로부/제2 유로
140: 회전축
141: 제1 유입구
142: 제2 유출구
143: 제2 유입구
144: 제1 유출구
145: 제1 영역
146: 제2 영역
147: 차단벽
150: 베어링
160: 회전자
161: 회전자 내부 유로
180: 고정자
181: 고정자 내부 유로
190: 오일 차단부

Claims

길이 방향으로 형성되는 내부에 유체가 흐를 수 있는 회전자 내부 유로를 포함하며, 회전이 가능한 회전자;
내부에 유체가 흐를 수 있는 고정자 내부 유로를 포함하며, 상기 회전자의 외측에 배치되어 상기 회전자를 둘러싸는 고정자;
상기 고정자의 외측에 배치되어 내부에 유체가 흐를 수 있는 유로관을 마련하며, 유체가 상기 유로관을 통과함에 따라 상기 고정자를 냉각시키는 제1 유로; 및
상기 회전자의 중심부에 위치하며, 내부에 유체가 흐를 수 있는 공간을 마련하는 회전축;을 포함하되,
상기 회전축은, ⅰ) 상기 고정자 내부 유로를 통과 후 유입되는 유체가 상기 회전축 내부로 유입될 수 있도록 마련되는 제1 유입구, ⅱ) 상기 제1 유입구를 통해 유입되는 유체가 상기 회전축의 길이 방향으로 흐를 수 있도록 상기 회전축의 중심부에 마련되는 제2 유로, ⅲ) 상기 회전자 내부 유로에 흐르던 유체가 상기 제2 유로를 통과한 후 상기 제1 유로로 유출시킬 수 있도록 마련되는 제1 유출구, ⅳ) 상기 회전자 내부 유로와 연결되어, 상기 제1 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 제2 유로의 일부 영역을 지나 상기 회전자 내부 유로로 유출시킬 수 있도록 마련되는 제2 유출구, ⅴ) 상기 회전자 내부 유로에 흐르던 유체가 상기 제2 유로로 유입될 수 있도록 마련되는 제2 유입구, 및 ⅵ) 상기 제2 유로를 따라 회전하는 유체의 원심력을 증진시키기 위해 상기 제2 유로의 내측면의 적어도 일부에 돌출된 돌기의 형태로 마련되는 차단벽;을 더 포함하며,
상기 제1 유입구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내경과, 상기 제1 유출구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내경은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 유로는 상기 제1 유입구와 연결되는 제1 영역과 상기 제1 유출구와 연결되는 제2 영역으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 유출구는, 상기 제1 유입구와 연결되는 제1 영역에 형성되어, 상기 제1 유입구를 통해 유입되어 흐르는 유체를 상기 회전자 내부 유로로 유출시키고,
상기 제2 유입구는, 상기 제1 유출구와 연결되는 제2 영역에 형성되어, 상기 회전자 내부 유로를 흐르던 유체를 상기 제2 유로로 유입시키며,
상기 제1 유출구는, 상기 제2 유입구를 통해 유입된 유체를 상기 제1 유로로 유출시키는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 차단벽은 복수개로 마련되고,
상기 제1 유입구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내표면으로부터 내측방향으로 형성되는 상기 차단벽의 길이와, 상기 제1 유출구가 위치하는 영역에서의 상기 차단벽의 길이는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 것을 더 포함하는 전동기의 냉각 장치.
제1항에 있어서,
외표면의 면적을 확장시키기 위한 복수개의 확장 홈들을 포함하며, 상기 제1 유로를 커버하는 케이스; 및
상기 회전축의 양단에 형성되는 베어링;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 유체는 냉각용 오일인 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각 장치.
수중운동체에 있어서,
상기 수중운동체의 주행 방향을 제어하는 제어부; 및
길이 방향으로 형성되는 내부에 유체가 흐를 수 있는 회전자 내부 유로를 포함하며, 회전이 가능한 회전자, 내부에 유체가 흐를 수 있는 고정자 내부 유로를 포함하며, 상기 회전자의 외측에 배치되어 상기 회전자를 둘러싸는 고정자, 상기 고정자의 외측에 배치되어 내부에 유체가 흐를 수 있는 유로관을 마련하며, 유체가 상기 유로관을 통과함에 따라 상기 고정자를 냉각시키는 제1 유로 및 상기 회전자의 중심부에 위치하며, 내부에 유체가 흐를 수 있는 공간을 마련하는 회전축을 포함하는 전동기;를 포함하되,
상기 회전축은, ⅰ) 상기 고정자 내부 유로를 통과 후 유입되는 유체가 상기 회전축 내부로 유입될 수 있도록 마련되는 제1 유입구, ⅱ) 상기 제1 유입구를 통해 유입되는 유체가 상기 회전축의 길이 방향으로 흐를 수 있도록 상기 회전축의 중심부에 마련되는 제2 유로, ⅲ) 상기 회전자 내부 유로에 흐르던 유체가 상기 제2 유로를 통과한 후 상기 제1 유로로 유출시킬 수 있도록 마련되는 제1 유출구, ⅳ) 상기 회전자 내부 유로와 연결되어, 상기 제1 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 제2 유로의 일부 영역을 지나 상기 회전자 내부 유로로 유출시킬 수 있도록 마련되는 제2 유출구, ⅴ) 상기 회전자 내부 유로에 흐르던 유체가 상기 제2 유로로 유입될 수 있도록 마련되는 제2 유입구, 및 ⅵ) 상기 제2 유로를 따라 회전하는 유체의 원심력을 증진시키기 위해 상기 제2 유로의 내측면의 적어도 일부에 돌출된 돌기의 형태로 마련되는 차단벽;을 더 포함하며,
상기 제1 유입구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내경과, 상기 제1 유출구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내경은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 수중운동체.
삭제
제10항에 있어서,
상기 제1 유입구가 위치하는 영역에서의 상기 제2 유로의 내표면으로부터 내측방향으로 형성되는 상기 차단벽의 길이와, 상기 제1 유출구가 위치하는 영역에서의 상기 차단벽의 길이는 서로 상이하고,
상기 유체는 냉각용 오일인 것을 특징으로 하는 것을 더 포함하는 수중운동체.