KR101995846B1

KR101995846B1 - 냉각부재 일체 결합형 전동기

Info

Publication number: KR101995846B1
Application number: KR1020120147373A
Authority: KR
Inventors: 현우진
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2019-07-03
Also published as: KR20140078799A; EP2744084B1; CN103872812A; US9929626B2; CN103872812B; US20140167536A1; EP2744084A3; EP2744084A2

Abstract

냉각부재 일체 결합형 전동기가 개시된다. 상기 냉각부재 일체 결합형 전동기는 하우징; 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 권선되는 스테이터코일을 포함하는 스테이터; 상기 스테이터의 외주면을 감싸는 냉각부재 및 상기 스테이터 및 냉각부재를 상기 하우징 내부에 일체로 매설하는 몰딩부재를 포함한다.

Description

냉각부재 일체 결합형 전동기{MOTOR INTEGRATED WITH COOLING ELEMENT}

본 발명은 냉각부재 일체 결합형 전동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원을 공급받아 고속 회전력을 발생시키는 냉각부재 일체 결합형 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 전동기는 자력을 가지는 코일이 권선된 스테이터와 회전자 역할을 하는 로터를 포함하며, 스테이터에 권선된 코일에 인가된 전류에 의해 발생된 자속과 로터의 전자기유도에 의해 로터가 회전함에 따른 회전축의 동력을 이용하는 기기이다.

전동기는 구동 중에 스테이터와 로터로부터 고온의 열이 발생함에 따라 냉각수단이 요구된다.

전동기 냉각방식은 크게 냉각팬을 이용한 공냉식과 냉각수를 이용한 수냉식으로 구분될 수 있다. 수냉식의 경우 이중 하우징 구조를 이용하여 하우징의 내주면과 외주면 사이에 냉각부재를 삽입하여 조립하는 방법과 스테이터의 외주면을 따라 냉각부재를 삽입하여 결합하는 방법이 있다.

그러나 이중 하우징 구조는 냉각부재를 삽입하여 조립하는 방법에 비하여 내진동에 의한 충격이나 안전성면에서 떨어진다는 단점이 있으며, 냉각부재를 삽입하여 조립하는 방법은 스테이터의 외주면을 따라 냉각부재를 삽입하는 공정이 상당한 정밀도가 요구되며, 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.

또한, 스테이터의 내구성을 확보하기 위하여서는 스테이터를 몰딩하는 과정을 추가적으로 진행해야 한다는 문제가 있다.

한국공개특허 2012-0121851에서는 스테이터의 외면에 냉각유닛이 결합된 전동기를 개시하고 있으나, 스테이터의 외면에 냉각유닛의 형상에 따른 그루브를 형성하여야 하며 그 삽입공정이 까다롭다는 문제가 있다.

또한, 스테이터의 내구성 확보를 위하여서는 추가적인 몰딩 공정이 필요하다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스테이터와 인접하여 냉각부재를 배치함에 따라 냉각효과를 향상시킬 수 있으며, 스테이터와 냉각부재를 일체로 결합함으로써 제조공정을 단순화 시킬 수 있는 냉각부재 일체 결합형 전동기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면 하우징; 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 권선되는 스테이터코일을 포함하는 스테이터; 상기 스테이터의 외주면을 감싸는 냉각부재 및 상기 스테이터 및 냉각부재를 상기 하우징 내부에 일체로 매설하는 몰딩부재를 포함하는 냉각부재 일체 결합형 전동기를 제공한다.

상기 몰딩부재는 상기 하우징의 내주면을 따라 상기 스테이터 및 냉각부재를 매설할 수 있다.

상기 몰딩부재는 그래파이트, 규소 및 플라스틱 중 적어도 하나를 재료로 하여 형성될 수 있다.

상기 냉각부재는 직선형의 파이프가 복수회 절곡하여 형성되어 상기 스테이터의 외주면을 따라 둘러 감겨 형성될 수 있다.

상기 냉각부재는 상기 스테이터의 둘레방향으로 연장되는 복수의 제1유로부 및 상기 제1유로부를 연결하는 제2유로부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 냉각부재의 냉각유체 유입부 및 유출부는 상기 파이프의 길이에 따라 위치가 조절될 수 있다.

상기 몰딩부재는 중공원통 형상으로 외주면은 상기 하우징의 내면과 접할 수 있다.

상기 몰딩부재는 중공원통 형상으로 내주면을 따라 상기 스테이터의 표면이 외부로 돌출될 수 있다.

본 발명인 냉각부재 일체 결합형 전동기는 스테이터와 인접하여 냉각부재를 배치함에 따라 냉각효과를 향상시킬 수 있으며, 스테이터와 냉각부재를 일체로 결합함으로써 제조공정을 단순화 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기의 분해도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기의 사시도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기의 단면도 및
도4 내지 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기의 성형 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기의 분해도, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기의 사시도, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기의 단면도이다.

도 1내지 도2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기(100)는 하우징(10), 스테이터 코어와 스테이터 코어에 권선되는 스테이터 코일을 포함하는 스테이터(20), 스테이터(20)의 외주면을 감싸는 냉각부재(30) 및 스테이터(20) 및 냉각부재(30)를 하우징(10) 내부에 일체로 매설하는 몰딩부재(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 하우징(10)은 내부에 수용공간을 구비하며 양단이 개방되어 길이방향으로 일정 직경을 가지는 단면이 원형인 관으로 형성될 수 있다. 하우징(10)의 개방된 양단은 한 쌍의 브라켓(미도시)에 의하여 커버될 수 있다. 하우징(10)의 양단에 브라켓이 결합됨으로써 원기둥의 형상을 가질 수 있다.

그러나, 이와는 달리 하우징(10)의 단면이 다각형으로 구성될 수 있으며, 스테이터(20)의 형상에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있음은 당연하다 할 것이다.

스테이터(20)는 프레임의 내부 수용공간에 설치되어 자력을 생성할 수 있다. 스테이터(20)는 하우징(10)의 내주면을 따라 설치되며, 코어와 코어에 권선되는 코일을 포함하여 구성될 수 있다.

스테이터(20)는 양단이 개방되어 있으며, 중앙에는 로터가 회전 가능하게 수용되는 원형의 수용공간이 형성될 수 있다. 스테이터(20)의 내경부에는 로터를 수용하는 공간의 원주방향을 따라 복수의 슬롯 및 티스가 형성될 수 있다.

스테이터(20)에 전류가 인가되어 자력이 발생하면, 로터의 전자기유도에 의해 회전자(미도시)가 회전하게 되는데, 이 때 고출력 밀도로 인하여 스테이터(20) 및 로터에 열이 발생하게 된다.

냉각부재(30)는 스테이터(20)의 외주면을 감싸며, 스테이터(20)와 직접 접촉하여 스테이터(20)로부터 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다. 냉각부재(30)는 일체의 관 형태가 복수회 굴곡되어 형성될 수 있으며, 내부 관을 따라 냉각수의 이동경로를 제공할 수 있다.

냉각부재(30)는 하우징(10)의 둘레방향으로 연장되는 복수개의 제1유로부와 제1유로부로부터 굴곡되어 제1유로부를 상호 연결시키는 제2유로부를 포함하여 구성될 수 있다.

제1유로부는 직선구간으로 하우징(10)의 둘레방향을 따라 연장되며, 제2유로부는 "U"자 형상으로 굴곡되어 제1유로부를 상호 연통시킬 수 있다.

냉각부재(30)의 일단과 타단은 냉각수의 유입구 및 유출구로 기능하며, 하우징(10)에 형성된 관통부를 통하여 니플(40)(nipple)과 결합할 수 있다.

냉각부재(30)의 유입구 및 유출구는 냉각부재(30)의 길이에 따라 형성되는 위치가 결정될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 하우징(10)의 중심축을 기준으로 반대면에 형성되도록 하였다.

그러나 이와는 달리, 유입구 및 유출구의 위치가 동일방향에 형성되거나 인접하여 형성될 수 있으며, 이는 냉각수를 공급하는 위치에 따라 임의로 조절이 가능하다.

스테이터(20) 및 냉각부재(30)는 몰딩부재(50)를 통하여 하우징(10) 내부에 일체로 매설될 수 있다.

몰딩부재(50)는 하우징(10)의 내주면을 따라 스테이터(20) 및 냉각부재(30)를 매설한다. 몰딩부재(50)는 중공원통 형상으로 형성될 수 있으며, 그 외주면은 하우징(10)의 내주면과 접하며, 내주면의 중공을 따라 스테이터(20)의 표면이 외부로 돌출되도록 형성될 수 있다. 따라서, 내부로 돌출된 스테이터(20)의 표면과 로터가 결합할 수 있게 한다.

몰딩부재(50)는 열전도율이 높은 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 그래파이트, 규소 및 플라스틱 중 적어도 하나를 재료로 할 수 있다.

또한, 몰딩부재(50)를 유동성이 높은 물질로 구성함에 따라 냉각부재(30)의 유입구 및 유출구의 위치 변경이 용이하도록 할 수 있다.

도4 및 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부재 일체 결합형 전동기의 성형 과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도4를 참조하면 외주면을 따라 냉각부재(30)가 감싸져 있는 스테이터(20)가 하우징(10)의 내부에 위치되어 있다. 이 상태에서는 냉각부재(30)와 스테이터(20), 그리고 하우징(10)이 완전히 결합된 상태가 아니기 때문에 냉각부재(30)의 유입구 및 유출구의 위치를 임의로 조절할 수 있다.

하우징(10)의 내주면을 따라 몰딩부재(50)가 형성되며, 몰딩부재(50)는 하우징(10) 내부에 위치한 스테이터(20) 및 냉각부재(30)를 일체로 매설시킨다. 이 때, 몰딩부재(50)는 중공 원통형상으로 형성되며, 그 외주면은 하우징(10)과 직접 접촉하며, 내주면을 따라 스테이터(20)의 표면이 외부로 돌출되도록 형성된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 하우징
20: 스테이터
30: 냉각부재
40: 니플
50: 몰딩부재

Claims

일단에 개구부가 형성되고, 타단에는 마감단 및 안착부가 형성되어 있는 하우징;
스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 권선되는 스테이터 코일을 포함하는 스테이터;
상기 하우징의 내주면과 상기 스테이터의 외주면 사이에 배치되며, 상기 스테이터의 외주면을 둘러싸면서 상기 스테이터의 외주면과 직접 접촉하는 냉각부재;
상기 스테이터의 외주면과 상기 냉각부재의 표면을 따라 배치되는 몰딩부재;를 포함하며,
상기 몰딩부재는 중공원통 형상으로 외주면이 상기 하우징의 내주면과 접촉하며,
상기 냉각부재는 상기 하우징과 상기 스테이터 사이에서 상기 몰딩부재에 의하여 일체로 매설되며,
상기 스테이터 코어는 상기 몰딩부재에 매설되고, 상기 스테이터 코일은 상기 몰딩부재의 내주면에 형성된 중공을 통하여 상기 몰딩부재의 내주면 방향으로 노출되며,
상기 안착부는 수용홈 형상으로 상기 마감단이 상기 하우징 타단에서 반경 방향 내측으로 연장되어 형성되고,
상기 개구부를 통하여 상기 몰딩부재, 상기 스테이터 및 상기 냉각부재가 상기 하우징 내부로 삽입 배치되며,
상기 스테이터의 외주면은 상기 마감단과 접하며,
상기 하우징의 타단에서 상기 냉각부재의 말단부는 상기 안착부에 안착하여 상기 스테이터와 직접 접촉하지 않으며, 상기 냉각부재의 나머지 부분은 상기 스테이터와 직접 접촉하는 냉각부재 일체 결합형 전동기.
제1항에 있어서,
상기 스테이터의 내주면에는 로터를 수용하는 공간의 원주방향을 따라 복수개의 슬롯 및 티스가 형성되는 냉각부재 일체 결합형 전동기.
제1항에 있어서,
상기 몰딩부재는 그래파이트, 규소 및 플라스틱 중 적어도 하나를 재료로 하는 냉각부재 일체 결합형 전동기.
제1항에 있어서,
상기 냉각부재는 직선형의 파이프가 복수회 절곡하여 형성되어 상기 스테이터의 외주면을 따라 둘러 감겨 있는 냉각부재 일체 결합형 전동기.
제4항에 있어서,
상기 냉각부재는 상기 스테이터의 둘레방향으로 연장되는 복수의 제1유로부 및 상기 제1유로부를 연통하는 제2유로부를 포함하는 냉각부재 일체 결합형 전동기.
제1항에 있어서,
상기 냉각부재의 일단 및 타단은 냉각수의 유입구 및 유출구로 기능하며, 상기 하우징에 형성된 관통부를 통하여 니플과 결합하는 냉각부재 일체 결합형 전동기..
제6항에 있어서,
상기 냉각부재의 유입구 및 유출구는 상기 냉각부재의 길이에 따라 위치가 조절되는 냉각부재 일체 결합형 전동기.
제6항에 있어서,
상기 유입구 및 유출구는 상기 하우징의 중심축을 기준으로 반대면에 각각 형성되는 냉각부재 일체 결합형 전동기.