KR102005232B1

KR102005232B1 - cooling structure of a motor with a thermosiphone

Info

Publication number: KR102005232B1
Application number: KR1020180005809A
Authority: KR
Inventors: 박창진
Original assignee: 박창진
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-10-01
Also published as: KR20190087708A

Abstract

본 발명은 고출력을 요구하는 터포모터의 냉각 장치에 열사이펀의 원리를 적용하여 외부에서 작용하는 힘이 없이도 냉매의 순환이 활발하게 이루어지게 함에 따라 냉각 구조는 단순화되어 제작이 용이하지만 냉각에 소모되는 에너지를 절감할 수 있고, 모터의 냉각 효율을 향상시킨 터보모터의 냉각 구조에 관한 것으로, 전원을 공급받아 자력을 발생시키는 스테이터와, 스테이터의 자화에 의해 회전운동하는 로터와, 로터의 단부에 설치되어 로터와 함께 회전함에 의해 공기를 송풍하는 임펠러을 포함하는 터보송풍기의 터보모터의 냉각구조에 있어서, 상기 스테이터의 외부에 설치되고 외부에 냉매유로가 형성되고, 모터를 중심으로 하부에는 냉매입구가 형성되고 상부에는 냉매출구가 형성된 냉각용 자켓; 상기 자켓의 외부에 설치되어 냉매유로를 밀폐시키며, 냉각용 공기가 통과하는 에어트랩; 상기 에어트랩이 안쪽에 형성되고 하나 이상의 공기유입구가 측벽을 관통형성된 하우징; 냉매라인을 통해 상기 자켓의 냉매유로와 연결되어 있으며, 상기 냉매출구로부터 배출되는 고온의 증기를 냉각시켜 저온저압의 냉매로 변환하여 냉매입구로 순환시키는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention applies the principle of thermosiphon to the cooling device of the turbine motor that requires high power, so that the circulation of the refrigerant is actively made without an external force, so that the cooling structure is simplified and is easy to manufacture, but it is consumed for cooling. The present invention relates to a cooling structure of a turbomotor that can save energy and improve the cooling efficiency of a motor. The stator generates power by being supplied with power, a rotor that rotates by magnetization of a stator, and is installed at an end of the rotor. In the cooling structure of the turbo motor of the turbo blower including an impeller to blow air by rotating with the rotor, a coolant flow path is formed on the outside of the stator, the refrigerant inlet is formed in the lower portion around the motor A cooling jacket formed at a top thereof with a refrigerant outlet; An air trap installed outside the jacket to seal the refrigerant passage and through which cooling air passes; A housing having the air trap formed therein and at least one air inlet formed therethrough; It is connected to the refrigerant flow path of the jacket through a refrigerant line, characterized in that it comprises a heat exchanger for cooling the high temperature steam discharged from the refrigerant outlet to convert to a low temperature low pressure refrigerant to circulate to the refrigerant inlet.

Description

Cooling structure of a motor with a thermosiphone

본 발명은 터보모터의 냉각 구조에 관한 것으로 상세하게는 고출력을 요구하는 터포모터의 냉각 장치에 열사이펀의 원리를 적용하여 외부에서 작용하는 힘이 없이도 냉매의 순환이 활발하게 이루어지게 함에 따라 냉각 구조는 단순화되어 제작이 용이하지만 냉각에 소모되는 에너지를 절감할 수 있고, 모터의 냉각 효율을 향상시킨 터보모터의 냉각 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling structure of a turbo motor, and in particular, by applying the principle of thermosiphon to a cooling device of a turbine motor requiring high power, the refrigerant structure is actively circulated without an external force. Is simplified and easy to manufacture, but it is possible to reduce the energy consumed for cooling, and relates to a cooling structure of a turbomotor which improves the cooling efficiency of the motor.

모터는 전력을 받아서 회전하고, 그 축에 회전력을 발생시키는 동력 기계이다. 이러한 모터 중 직결형 터보 모터는 규소강판에 에나멜로 절연된 절연 동선을 감아 자력을 만들어 영구 자석이 내재된 회전자를 회전시키고, 회전자를 지지하여 부드러운 회전이 가능하게 하기 위해 베어링을 구비하고 있다. 이러한 모터는 송풍기용 혹은 공기나 가스의 압축기용 모터로 사용된다.A motor is a powered machine that receives electric power and rotates and generates rotational force on its axis. Among these motors, the direct-connected turbo motor is provided with a bearing to rotate the rotor embedded with permanent magnets by rotating enameled insulated copper wire enameled on the silicon steel sheet and to rotate the rotor embedded with a permanent magnet, and to support the rotor to enable smooth rotation. . These motors are used for blowers or for compressors of air or gas.

또한 원심형 터보모터는 터보 송풍기 혹은 터보 압축기로 사용되고 있다. 이러한 고속 터보모터는 회전체의 고속 회전을 위하여 전기적인 교류 변환 장치가 사용되기 때문에 전기적인 발열이 발생하고, 이런 열의 발생은 장비의 수명을 단축시키거나 부분품의 손상을 촉진시킨다.Centrifugal turbomotors are also used as turbo blowers or turbo compressors. Since the high speed turbomotor uses an electric alternating current conversion device for the high speed rotation of the rotating body, electric heat is generated, and this heat generation shortens the life of the equipment or promotes damage to parts.

이에 따라 발생한 열을 냉각시키기 위해 다양한 냉각장치가 사용되고 있고, 냉각 방식은, 공기를 순환시켜 모터를 냉각시키는 공랭식과, 냉각수를 순환시켜 모터의 발생 열을 냉각시키는 수냉식이 많이 사용된다. Various cooling apparatuses are used to cool the generated heat. In the cooling method, an air-cooling type for circulating air to cool the motor and a water cooling type for circulating cooling water to cool the generated heat of the motor are used.

터보모터의 냉각과 관련된 기술로는 다양한 것이 있으나, 그 예로 특허문헌 1 및 2가 있다. There are various technologies related to the cooling of the turbomotor, but Patent Documents 1 and 2 are examples.

특허문헌 1은 공기가 송풍되는 송풍부를 가지며 그 일면에 공기가 유입되는 개방부가 형성된 케이스부재와; 케이스 부재의 내부에 설치되는 것으로서 모터를 지지하는 내부 케이스와 여기서 내부케이스의 내부에는 모터의 고정자와 회전자가 지지되어 고정자와 회전자 사이에는 에어 갭이 형성되며, 회전자와 결합되는 중공의 회전축이 형성되고; 송풍부와 연통되며 모터의 회전축과 연결된 임펠러와; 내부케이스의 전단에 설치되어 개방부와 연통되며 모터의 회전축과 연결된 팬 날개와; 내부케이스의 외면을 둘러 형성되는 것으로서 개방부와 연통하며 이들 사이의 공간이 임펠러와 연통하게 되는 냉각핀을 포함하여 이루어지고, 여기서 내부케이스는 팬 날개부재와 연통하는 개방유로가 형성되고 중공의 회전축은 팬 날개 부재와 연통하는 공기유입유로공과 임펠러와 연통하는 공기유출유로공이 형성된 것이고, Patent document 1 has a blowing member through which air is blown, and a case member having an opening portion through which air is introduced; It is installed inside the case member, the inner case for supporting the motor and the inner case of the inner case is supported by the stator and the rotor of the motor to form an air gap between the stator and the rotor, the hollow rotating shaft coupled to the rotor Formed; An impeller in communication with the blower and connected to the rotating shaft of the motor; A fan blade installed at the front end of the inner case and communicating with the opening part and connected to the rotating shaft of the motor; It is formed around the outer surface of the inner case is formed in communication with the opening and the space therebetween includes a cooling fin to communicate with the impeller, wherein the inner case is formed with an open flow path communicating with the fan blade member and the hollow rotating shaft Is an air inlet flow path communicating with the fan blade member and an air outflow path communicating with the impeller,

특허문헌 2는 터보 블로워 냉각 구조에 있어서, 원통형의 모터케이싱과; 모터케이싱의 내부에 내장되며, 내부에 로터를 포함하고 있는 스테이터와; 스테이터의 양측에 형성되며, 공기가 통과하기 위한 냉각공기통과구멍이 형성되어 있는 코어링과; 로터의 일측을 통과시키기 위한 구멍이 형성되어 있는 레프트백플레이트와; 레프트백플레이트와 일면이 결합되며, 타측이 제1스크롤볼루트에 결합되어 발생된 유체가 세지 않도록 하기 위하여 형성되는 씰이 포함된 레프트캡과; 모터케이싱과 쿨링팬 사이에 형성되는 라이트백플레이트와; 로터를 회전 지지하기 위한 베어링이 구비된 베어링하우징과; 레프트캡의 일면에 형성되는 제1임펠러와; 제1임펠러의 일측을 감싸고 있으며, 제1임펠러에서 발생된 유동을 가이드하며, 유체의 운동에너지를 위치에너지로 변환시키기 위한 제1스크롤볼루트와; 제1임펠러를 감싸도록 제1스크롤볼루트의 일측에 결합되며, 제1임펠러가 고속 회전시 공기 흐름을 원활히하여 유압을 발생시키기 위한 제1스크롤덮개와; 공기가 유입되는 흡입구로서, 제1스크롤덮개의 일측과 결합되어 있는 제1노즐과; 라이트백플레이트의 일측에 결합되어 있는 쿨링팬과; 라이트캡의 일측에 형성되어 유체가 외부로 세는 것을 방지하기 위한 팬슈라우드와; 쿨링팬을 감싸고 있으며, 유체를 외부로 토출시키기 위한 팬스크롤과; 팬스크롤의 일측에 결합되어 냉각 공기를 토출시키기 위한 쿨링덕트와; 라이트백플레이트의 일면에 형성되는 라이트캡과; 라이트캡의 일면에 형성되는 제2임펠러와; 제2임펠러의 일측을 감싸고 있으며, 제2임펠러에서 발생된 유동을 가이드하며, 유체의 운동에너지를 위치에너지로 변환시키기 위한 제2스크롤볼루트와; 제2임펠러를 감싸도록 제2스크롤볼루트의 일측에 결합되며, 제2임펠러가 고속 회전시 공기 흐름을 원활히하여 유압을 발생시키기 위한 제2스크롤덮개와; 공기가 유입되는 흡입구로서, 제2스크롤덮개의 일측과 결합되어 있는 제2노즐;을 포함하여 구성되되, 모터케이싱은, 외경을 따라 레프트백플레이트측 코어링 상측 주변에 일정 간격으로 다수 형성되는 제1구멍부와, 외경을 따라 라이트백플레이트측 코어링 상측 주변에 일정 간격으로 다수 형성되는 제2구멍부와, 제1구멍부와 제2구멍부의 직경보다 작은 직경을 가지되, 외경을 따라 제2구멍부와 일정 간격 이격된 거리의 라이트백플레이트측 코어링 상측 주변에 다수 형성되는 제3구멍부를 포함하여 구성되며, 쿨링팬이 동작할 경우에, 제2구멍부를 통해 유입되는 공기를 이용하여 스테이터를 냉각시키며, 제1구멍부를 통해 유입되는 공기와 제2구멍부를 통해 유입된 공기를 이용하여 제1임펠러측 코일부와 베어링하우징 및 로터를 냉각시키며, 제3구멍부를 통해 유입되는 공기와 코일부와 베어링하우징 및 로터를 냉각시킨 공기와 공기를 이용하여 제2임펠러측 베어링하우징 및 코일부를 냉각시킨 후, 팬스크롤에 형성된 쿨링덕트를 통해 외부로 내부를 순환한 공기를 토출하게 한 직결 구동형 듀얼 터보 블로워 냉각 구조이다. Patent document 2 is a turbo blower cooling structure WHEREIN: Cylindrical motor casing; A stator embedded in the motor casing and including a rotor therein; A coring ring formed at both sides of the stator and having a cooling air passage hole for air passing therethrough; A left back plate having a hole for passing one side of the rotor; A left cap coupled to one side of the left back plate and having a seal formed on the other side thereof to be coupled to the first scroll volute to prevent the generated fluid from counting; A light back plate formed between the motor casing and the cooling fan; A bearing housing provided with a bearing for rotationally supporting the rotor; A first impeller formed on one surface of the left cap; A first scroll volute surrounding one side of the first impeller, for guiding the flow generated by the first impeller, for converting kinetic energy of the fluid into potential energy; A first scroll cover coupled to one side of the first scroll volute so as to surround the first impeller, wherein the first impeller smoothly flows the air at high speed to generate hydraulic pressure; A suction nozzle through which air is introduced, the first nozzle being coupled to one side of the first scroll cover; A cooling fan coupled to one side of the light back plate; A fan shroud formed at one side of the light cap to prevent the fluid from counting outwardly; A fan scroll surrounding the cooling fan and discharging the fluid to the outside; A cooling duct coupled to one side of the fan scroll to discharge cooling air; A light cap formed on one surface of the light back plate; A second impeller formed on one surface of the light cap; A second scroll volute surrounding one side of the second impeller, for guiding the flow generated by the second impeller, and converting kinetic energy of the fluid into potential energy; A second scroll cover coupled to one side of the second scroll volute to surround the second impeller, and having a second impeller smoothly flowing air at high speed to generate hydraulic pressure; The air inlet, the inlet port, the second nozzle is coupled to one side of the second scroll cover; configured, including, the motor casing is formed in a plurality at regular intervals around the upper side of the left back plate side coring along the outer diameter And a diameter smaller than the diameter of the first hole portion and the second hole portion, the second hole portion being formed at a predetermined interval around the upper portion of the light back plate side coring along the outer diameter. And a plurality of third holes formed around the upper side of the lighting plate side coring at a distance spaced from the two holes by a predetermined distance. When the cooling fan operates, the air flows through the second holes. The stator is cooled, and the first impeller-side coil part, the bearing housing and the rotor are cooled by using the air introduced through the first hole and the air introduced through the second hole. After cooling the second impeller-side bearing housing and the coil part by using the air and the coil part, the bearing housing and the rotor cooled air, the air is circulated to the outside through the cooling duct formed in the fan scroll. It is a direct drive type dual turbo blower cooling structure which discharges air.

이와 같이 구성된 종래의 터보모터 냉각 장치 중 공냉식은 도 4에 도시한 바와 같이, 모터의 한 축에 냉각용 팬을 달거나 별도의 공기순환용 팬을 달아서 공기를 공급하여 냉각시키고 있으나, 공기의 열 흡수 효율이 떨어짐에 따라 냉각 효율이 떨어지고, 외부 대기 온도가 높을 경우 모터의 냉각효율은 더욱 떨어지는 문제가 있다. 또한, 이들 공냉식은 공기의 강제순환 방식이기 때문에 모터의 회전력을 이용하는 별도의 임펠러를 달거나 모터 외부에서 또 다른 송풍 팬을 사용하여야 하는 번거로움이 있다. As shown in FIG. 4, in the conventional turbo motor cooling apparatus configured as described above, air is cooled by supplying air by attaching a cooling fan to one shaft of the motor or by attaching a separate air circulation fan, but absorbing heat of air. As the efficiency decreases, the cooling efficiency drops, and when the external ambient temperature is high, the cooling efficiency of the motor is further reduced. In addition, since these air-cooled type is a forced circulation method of air, it is troublesome to attach a separate impeller using the rotational force of the motor or to use another blowing fan outside the motor.

한편 수냉식은 도 5에 도시한 바와 같이, 모터의 양쪽에 임펠러를 달아 공정 효율을 높이는 경우가 있으나, 도시한 바와 같이, 순환펌프, 열교환기, 물탱크, 배관 등 냉각을 위한 다수의 부자재와 상대적으로 많은 노동력이 필요하고, 공정상의 노력에 비하여 상대적으로 냉각 효과는 미미한 문제가 있다.On the other hand, as shown in Figure 5, the impeller is attached to both sides of the motor to increase the process efficiency, as shown, as shown, relative to a number of subsidiary materials for cooling such as a circulation pump, heat exchanger, water tank, piping As a result, a lot of labor is required and the cooling effect is insignificant compared to the process effort.

또한 터보모터는 고 전압을 사용하는 장비이고, 이러한 수냉식은 누수가 발생할 위험이 있고, 누수가 발생할 경우 대형 사고를 유발할 수 있는 위험성이 존재하기 때문에 사용하기를 꺼려하는 경향이 있다.Turbomotors are also devices that use high voltages, and such water-cooled systems tend to be reluctant to use them because of the risk of leaks and the risk of large accidents.

또한, 냉각용 팬을 이용하여 공기를 순환시키는 공랭식은 모터의 일측 케이싱에 구멍을 뚫어 공기를 흡입하여 모터의 내부를 돌며 모터의 각 부분을 냉각시킨 후, 마지막으로 흡입부의 베어링 파트를 냉각시키게 되는 구조이고, 이러한 공기순환 냉각 방식은 처음 냉각되는 부분품과 마지막에 냉각되는 부분품의 온도 차가 많기 때문에 모터가 받는 스트레스가 많으며 궁극적으로 진동으로 이어지는 단점이 있다.In addition, the air-cooling type that circulates the air by using the cooling fan punches a hole in one casing of the motor, sucks air, rotates the inside of the motor, cools each part of the motor, and finally cools the bearing part of the suction part. The air circulation cooling method has a disadvantage in that the motor receives a lot of stress due to a large temperature difference between the first cooled part and the last cooled part, and ultimately leads to vibration.

이러한 구조적인 한계성은 모터의 외부에서 인입된 공기가 스테이터의 외부의 열을 흡수하여 높아진 공기가 다시 모터의 일측 베어링 파트에서 발생한 열을 냉각하게 되는 것이며, 다시 베어링의 발생 열을 흡수하게 되며, 데워진 공기는 다시 스테이터와 로터의 간극을 통과하면서 스테이터의 열과 회전자인 로터의 회전에 따르는 공기마찰 열을 흡수하여 모터의 일측 베어링 파트로 배출된다. 이렇게 또 다시 열을 흡수한 공기가 모터의 나머지 일측 베어링을 냉각하게 됨으로 모터의 냉각에 있어서 심각한 열 편차가 발생되는 문제가 있는 것이다. This structural limitation is that the air drawn from the outside of the motor absorbs the heat from the outside of the stator, and the elevated air cools the heat generated from the bearing part on one side of the motor, and again absorbs the heat generated from the bearing. The air passes through the gap between the stator and the rotor, absorbs the heat of the stator and the air friction heat caused by the rotation of the rotor, which is discharged to one bearing part of the motor. As the air absorbed heat again cools the remaining bearing of the motor, there is a problem that a serious heat deviation occurs in the cooling of the motor.

대한민국 등록특허 제10-0572849호Republic of Korea Patent No. 10-0572849 대한민국 등록특허 제10-1607492호Republic of Korea Patent No. 10-1607492

본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 보다 효율 적으로 터보모터를 냉각시킬 수 있게 한 열사이펀을 이용한 터보모터의 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a cooling structure of a turbo motor using a thermosiphon that can more efficiently cool the turbo motor.

보다 상세하게 본 발명은 공기 순환 냉각 구조의 내부에 냉동 냉매가 순환되는 냉동 냉각 유로를 형성하여 모터를 이중으로 냉각시키게 하되, 열사이펀의 원리를 적용하여 외부에서 작용하는 힘이 없이도 냉매의 순환이 활발하게 이루어지게 함에 따라 냉각 구조는 단순화되어 제작이 용이하지만 냉각에 소모되는 에너지를 절감할 수 있고, 모터의 냉각 효율을 향상시킨 열사이펀을 이용한 터보모터의 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. In more detail, the present invention forms a refrigeration cooling passage through which the refrigerant refrigerant is circulated in the air circulation cooling structure to cool the motor dually, and the circulation of the refrigerant is performed without the external force by applying the principle of thermosiphon. By actively making the cooling structure is simplified and easy to manufacture, but it is possible to reduce the energy consumed for cooling, and to provide a cooling structure of a turbo motor using a thermosiphon that improves the cooling efficiency of the motor.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 열사이펀을 이용한 터보모터의 냉각 구조는 전원을 공급받아 자력을 발생시키는 스테이터와, 스테이터의 자화에 의해 회전운동하는 로터와, 로터의 단부에 설치되어 로터와 함께 회전함에 의해 공기를 송풍하는 임펠러을 포함하는 터보송풍기의 터보모터의 냉각구조에 있어서, 상기 스테이터의 외부에 설치되고 외부에 냉매유로가 형성되고, 모터를 중심으로 하부에는 냉매입구가 형성되고 상부에는 냉매출구가 형성된 냉각용 자켓; 상기 자켓의 외부에 설치되어 냉매유로를 밀폐시키며, 냉각용 공기가 통과하는 에어트랩; 상기 에어트랩이 안쪽에 형성되고 하나 이상의 공기유입구가 측벽을 관통형성된 하우징; 냉매라인을 통해 상기 자켓의 냉매유로와 연결되어 있으며, 상기 냉매출구로부터 배출되는 고온의 증기를 냉각시켜 저온저압의 냉매로 변환하여 냉매입구로 순환시키는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Cooling structure of the turbomotor using a thermosiphon according to the present invention for achieving this object is a stator for generating a magnetic force by receiving power, a rotor for rotational movement by the magnetization of the stator, and is installed at the end of the rotor with the rotor In the cooling structure of a turbo motor of a turbo blower including an impeller for blowing air by rotating, the cooling structure is provided on the outside of the stator, the refrigerant passage is formed on the outside, the refrigerant inlet is formed in the lower portion around the motor, the refrigerant in the upper portion A cooling jacket formed with an outlet; An air trap installed outside the jacket to seal the refrigerant passage and through which cooling air passes; A housing having the air trap formed therein and at least one air inlet formed therethrough; It is connected to the refrigerant flow path of the jacket through a refrigerant line, characterized in that it comprises a heat exchanger for cooling the high temperature steam discharged from the refrigerant outlet to convert to a low temperature low pressure refrigerant to circulate to the refrigerant inlet.

상기 자켓의 내부에 형성된 유로에는 직립형으로 가공되어 표면적을 넓힌 다수의 열전도플레이트가 더 설치되어 스테이터의 열을 빠르게 흡수하여 냉매에 전달 할 수 있게 하는 것이 바람직하다. In the flow path formed inside the jacket, a plurality of heat conduction plates which are processed in an upright shape to increase the surface area may be further installed to quickly absorb the heat of the stator to be transferred to the refrigerant.

상기 열교환기는 공정용 공기를 끌어 들이는 임펠러의 공기 유입구 측에 설치되어 임펠러의 구동에 의해 임펠러로 유입되는 공기에 의해 고온의 냉매증기를 응축시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다. The heat exchanger is preferably installed at the air inlet side of the impeller for drawing in the process air to enable condensation of the high temperature refrigerant vapor by the air introduced into the impeller by driving the impeller.

상기 냉매라인에는 열교환기에 의해 응축된 액상 냉매가 저장되는 버퍼탱크가 더 구비할 수 있다. The refrigerant line may further include a buffer tank in which the liquid refrigerant condensed by the heat exchanger is stored.

상기 냉매유로 중 모터의 냉매입구와 연결되는 부분에는 냉매가 역류되지 않고 자연스럽게 모터의 자켓쪽으로 흐를 수 있도록 하는 역류방지용밸브가 더 구비도는 것이 바람직하다. The portion of the refrigerant passage connected to the refrigerant inlet of the motor is preferably further provided with a non-return valve for allowing the refrigerant to flow naturally to the jacket of the motor without being flowed back.

상기 임펠러로 공기가 유입되는 입구에는 외부의 공기가 열교환기를 통과하여 임펠러로 유입되도록 안내하는 공기가이드가 더 설치될 수 있다. An air guide may be further installed at the inlet through which the air is introduced into the impeller to guide the outside air to enter the impeller through the heat exchanger.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열사이펀을 이용한 터보모터의 냉각 구조는 모터의 발열부에 열사이펀의 원리를 적용하여 모터 구동부의 냉각과 이에 직결된 터보송풍기의 일부 발열을 해소함으로써 송풍기의 소비동력을 저감하고 송풍기 모터의 권선을 보호하여 고효율 터보송풍기를 제공할 수 있다. As described above, the cooling structure of the turbo motor using the thermosiphon according to the present invention applies the principle of thermosiphon to the heat generating portion of the motor to solve the cooling of the motor drive and the partial heat generation of the turbo blower directly connected to the consumption of the blower The high efficiency turbo blower can be provided by reducing power and protecting the windings of the blower motor.

즉, 찬 유체는 아래를 향하고, 뜨거운 유체는 위로 향하는 열사이펀의 원리를 모터의 냉각 구조에 적용하여 모터 하부로부터 유입되는 찬 냉각유체가 모터 주위의 열을 흡수하여 가열되고 기체 상태로 변하여 위로 상승하고, 상승한 기체상태의 냉동 냉매를 송풍 날개 측으로 이동하는 외부공기를 이용하여 응축시킨 상태에서 다시 공급되게 함에 따라 냉각유체가 자동으로 순환하게 함에 따라 냉각 장치를 구성하는 장치를 줄여 구조를 단순화시키고, 제작을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다. In other words, the cold fluid flows downward, and the hot fluid flows upward, and the thermosiphon principle is applied to the cooling structure of the motor. As the refrigerated refrigerant in the gaseous state is supplied again in the condensed state by using the external air moving to the blower blade side, the cooling fluid is automatically circulated, thereby reducing the structure of the cooling device and simplifying the structure. There is an effect that can facilitate the production.

또한, 모터 전체를 고르게 냉각시킬 수 있어 열적 불균형에 따른 모터의 스트레스, 동적 불균형, 소음 등을 저감하며 전기적 시스템 안정화를 유지함으로 모터의 효율을 향상시킬 수 있고, 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, it is possible to cool the entire motor evenly to reduce the stress, dynamic imbalance, noise, etc. of the motor due to thermal imbalance, and to improve the efficiency of the motor by maintaining the stabilization of the electrical system, there is an effect that can extend the life. .

도 1은 본 발명에 따른 열사이펀을 냉각 구조를 갖는 터보송풍기의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 열사이펀을 냉각 구조를 갖는 터보송풍기의 일부를 절개하여 도시한 사시도
도 3은 본 발명에 따른 열사이펀을 이용한 터보송풍기의 냉각유체의 순환구조도
도 4는 종래 터보송풍기의 냉각 구조의 일예를 도시한 구성도
도 5는 종래 터보송풍기의 냉각 구조의 다른 일예를 도시한 구성도1 is a configuration diagram of a turbo blower having a thermosiphon cooling structure according to the present invention
Figure 2 is a perspective view showing a portion of the turbo blower having a cooling structure of the thermosiphon according to the present invention
3 is a circulation structure diagram of a cooling fluid of a turbo blower using a thermosiphon according to the present invention.
4 is a configuration diagram showing an example of a cooling structure of a conventional turbo blower
5 is a configuration diagram showing another example of a cooling structure of a conventional turbo blower

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 상세하게 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.DETAILED DESCRIPTION As the present disclosure allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 열사이펀을 이용하여 자동으로 냉매가 순환될 수 있게 함에 따라 불필요한 에너지를 사용하지 않고 모터를 냉각시킬 수 있다. The present invention enables the refrigerant to be automatically circulated using the thermosiphon, thereby cooling the motor without using unnecessary energy.

본 발명에 따른 열사이펀을 이용한 터보모터의 냉각 구조는 이중 냉각구조를 갖추고 있다. The cooling structure of the turbomotor using the thermosiphon according to the present invention has a double cooling structure.

즉, 공기에 의한 냉각 수단과 냉매를 이용한 냉각 수단을 구비하고 있다. That is, the cooling means by air and the cooling means using a refrigerant | coolant are provided.

이를 위해 본 발명의 써모 사이펀을 이용한 터보모터의 냉각 구조는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 냉매가 통과하는 냉각용 자켓(10)과, 외부공기가 유입되어 통과하는 에어트랩(20)을 구비한 하우징(30)을 포함한다. To this end, as shown in FIGS. 1 and 2, the cooling structure of the turbo motor using the thermosiphon of the present invention includes a cooling jacket 10 through which a refrigerant passes and an air trap 20 through which external air is introduced. It includes a housing 30 having a.

이러한 본 발명의 써모 사이펀을 이용한 터보모터의 냉각 구조는 통상의 터보모터와 동일하게 전원을 공급받아 자력을 발생시키는 스테이터(110)와, 스테이터의 자화에 의해 회전운동하는 로터(120)와, 로터의 단부에 설치되어 로터와 함께 회전함에 의해 공기를 송풍하는 임펠러(130)을 포함한다. The cooling structure of the turbomotor using the thermosiphon of the present invention has a stator 110 that generates power by receiving power in the same way as a conventional turbomotor, a rotor 120 that rotates by magnetization of the stator, and a rotor. It is installed at the end of the impeller 130 to blow air by rotating with the rotor.

상기 자켓(10)은 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 스테이터의 외부에 설치되고 외부에 냉매유로가 형성되고, 모터를 중심으로 하부에는 냉매입구(10i)가 형성되고 상부에는 냉매출구(10o)가 형성되어 있다. As shown in FIGS. 1 and 3, the jacket 10 is installed outside the stator and has a coolant flow path formed therein, a coolant inlet 10i is formed at the lower part of the motor, and a coolant outlet at the top thereof. 10o is formed.

물론, 상기 냉매입구(10i)와 냉매출구(10o)에는 하우징을 관통하여 어댑터가 설치되어 냉매라인(Lr)을 쉽게 연결할 수 있게 하였다.Of course, the refrigerant inlet (10i) and the refrigerant outlet (10o) through the housing to the adapter is installed so that the refrigerant line (Lr) can be easily connected.

또한 상기 자켓(10)의 내면은 스테이터의 외면에 면접되고, 바깥쪽에 형성된 유로부분에는 다수의 열전도플레이트(11)가 설치되어 있다. In addition, the inner surface of the jacket 10 is interviewed with the outer surface of the stator, and a plurality of heat conductive plates 11 are provided in the flow path portion formed outside.

상기 열전도플레이트(11)는 도시한 바와 같이 다수가 형성되어 있고, 이들은 스테이터의 열을 보다 빨리 냉매에 전달하여 냉각 효율을 높이기 위한 것이다. The heat conduction plate 11 is formed as shown in the plurality, these are intended to transfer the heat of the stator to the refrigerant more quickly to increase the cooling efficiency.

상기 열전도플레이트(11)가 형성된 냉매유로는 상기 하우징(30)에 의해 밀폐된다. The coolant flow path in which the heat conductive plate 11 is formed is sealed by the housing 30.

즉, 상기 자켓(10)은 외주면에 냉매유로를 형성하되 바깥쪽은 개방되어 있고, 이 개방된 부분을 상기 하우징의 내면이 막아 하나의 냉매유로를 이루는 것이다. That is, the jacket 10 forms a refrigerant passage on the outer circumferential surface thereof, but the outside thereof is open, and the inner portion of the housing blocks the open portion to form one refrigerant passage.

상기 에어트랩(20)은 따로 설치하여 제작할 수 있으나, 그렇게 할 경우 냉각 구조를 이루는 구성품이 많아져 구조가 복잡해지는 단점이 있음으로 하우징의 일부에 홈을 형성하여 공기유로 역할을 하는 에어트랩을 형성한 것이다. The air trap 20 may be separately installed and manufactured. However, in this case, the air trap may be formed in a part of the housing, thereby forming an air trap, which serves as an air flow. It is.

상기 에어트랩(20)은 상기 자켓의 외면을 감싸도록 형성되어 있고, 하우징을 관통하여 형성된 하나 이상의 공기유입구(30i)을 통해 유입된 공기가 이동한다. The air trap 20 is formed to surround the outer surface of the jacket, the air introduced through at least one air inlet 30i formed through the housing is moved.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 공기유입구(30i)를 통해 유입된 공기는 애어트랩을 통과한 후, 로터와 스테이터 사이를 통과하면서 열을 흡수하고, 임펠러(130)의 송풍 압력에 의해 압축동기와 함께 송풍된다, As shown in FIG. 1, the air introduced through the air inlet 30i passes through the air trap, absorbs heat while passing between the rotor and the stator, and is compressed by the blowing pressure of the impeller 130. Is blown with,

즉, 임펠러가 구동되면 로터와 스테이터 사이에 저압이 걸리게 되고, 이에 따라 하우징에 형성된 공기유입구(30i)를 통해 외부의 공기가 하우징의 내부로 유입되어 임펠러쪽으로 이동하면서 로터와 스테이터의 열을 흡수하는 것이다. That is, when the impeller is driven, a low pressure is applied between the rotor and the stator. Accordingly, external air flows into the housing through the air inlet 30i formed in the housing and moves to the impeller to absorb heat from the rotor and the stator. will be.

상기 자켓으로 유입되는 냉매는 도 3에 도시한 바와 같이, 모터의 하부의 냉동 냉매는 액체 상태로 유입되며 모터에서 발생하는 열을 냉각시키면서 기체상태로 변하게 된다.As shown in FIG. 3, the refrigerant flowing into the jacket flows into the liquid state while the refrigerant refrigerant in the lower portion of the motor changes into a gas state while cooling the heat generated from the motor.

즉, 상기 자켓(10)에 형성된 냉매입구(10i)와 냉매출구(10o)는 물의 열사이펀의 원리를 이용할 수 있도록 모터의 하부에는 냉매입구(10i)를 형성하여 찬 냉매가 유입되게 하고, 모터의 상부에는 냉매출구(10o)를 형성하여 가열된 냉매가 기체로 변하여 자연스럽게 위로 배출되게 하였다. That is, the coolant inlet 10i and the coolant outlet 10o formed in the jacket 10 form a coolant inlet 10i in the lower part of the motor so as to use the principle of thermosiphoning of water, thereby allowing the coolant to flow therein. The upper portion of the refrigerant outlet (10o) was formed so that the heated refrigerant is turned into a gas to be naturally discharged upward.

이에 따라 냉매는 자연스럽게 냉매입구(10i)로 유입되어 자켓을 경유하면서 열을 흡수하여 증기로 증발되고, 증발된 고온의 증기는 냉매출구(10o)를 통해 외부로 배출되는 것이다. Accordingly, the refrigerant naturally flows into the refrigerant inlet 10i, absorbs heat while passing through the jacket, and evaporates into steam, and the vaporized high temperature steam is discharged to the outside through the refrigerant outlet 10o.

이렇게 배출되는 냉매 증기는 다시 열교환하여 응축되어 자켓에 공급할 수 있도록 열교환기(40)를 구비하고 있다. The refrigerant vapor discharged as described above is provided with a heat exchanger 40 so as to be condensed by heat exchange and supplied to the jacket.

상기 열교환기(40)는 냉매입구(10i)와 냉매출구(10o) 사이에 연결된 냉매라인(Lr)의 중간에 설치되어 있으며, 상기 냉매출구로부터 배출되는 고온의 증기를 응축시켜 저온의 액상 냉매로 변환하여 무게가 무거워지고 중력에 의하여 하부로 흘러 냉매 버퍼탱크(50)에 모여 냉매입구로 순환시키는 기능을 한다. The heat exchanger 40 is installed in the middle of the refrigerant line Lr connected between the refrigerant inlet 10i and the refrigerant outlet 10o, and condenses the high temperature steam discharged from the refrigerant outlet into a low temperature liquid refrigerant. By converting the weight becomes heavy and flows downward by gravity gathers in the refrigerant buffer tank 50 to circulate to the refrigerant inlet.

상기 열교환기(40)는 다양한 형태로 만들어질 수 있으나, 상부의 냉매출구(10o)로부터 유입되는 냉매 증기가 냉각되면서 자연스럽게 아래로 이동될 수 있도록 수직형으로 제작하는 것이 바람직하다. The heat exchanger 40 may be made in various forms, but preferably, the heat exchanger 40 may be vertically manufactured so that the refrigerant vapor flowing from the upper refrigerant outlet 10o may naturally move downward while cooling.

또한, 상기 열교환기(40)는 대기를 이용하여 냉매를 열교환시킬 수 있으나, 열교환 효율을 높일 수 있도록 강제로 공기를 통과시키는 것이 바람직하다, In addition, the heat exchanger 40 may heat exchange the refrigerant using the atmosphere, but it is preferable to force the air to pass through to increase the heat exchange efficiency.

그러나 열교환기에 공기를 순환시키기 위한 송풍기 등을 설치할 경우 구조가 복잡해지고, 에너지가 추가로 소모되는 단점이 발생한다. However, when a blower or the like for circulating air is installed in the heat exchanger, the structure becomes complicated and energy is additionally consumed.

이에 따라 본 발명은 임펠러에 의해 송풍되는 바람을 이용할 수 있도록 상기 열교환기(40)를 공정용 공기를 끌어 들이는 임펠러(130)의 공기 유입구 측에 설치하였다. Accordingly, in the present invention, the heat exchanger 40 is installed on the air inlet side of the impeller 130 to draw in the process air so as to use the wind blown by the impeller.

이에 따라 상기 열교환기는 임펠러의 구동에 의해 임펠러로 유입되는 공기에 의해 고온의 증기를 응축시킬 수 있다. Accordingly, the heat exchanger may condense high temperature steam by air flowing into the impeller by driving the impeller.

이와 같이 임펠러의 구동시 흡입되는 공정용 공기로 열교환기를 작동시키기 위해서는 흡입되는 공기가 열교환기를 통과할 수 있어야 하고, 이를 위해 상기 임펠러로 공기가 유입되는 입구에는 외부의 공기가 열교환기를 통과하여 임펠러로 유입되도록 안내하는 나팔 형상의 공기가이드(40g)를 더 설치하였다. As described above, in order to operate the heat exchanger with the process air sucked during the driving of the impeller, the sucked air must pass through the heat exchanger. For this purpose, outside air passes through the heat exchanger to the impeller at the inlet through which the air is introduced. A trumpet-shaped air guide (40 g) was further installed to guide the inflow.

또한 본 발명은 상기 냉매라인(Lr)에 버퍼탱크(50)를 더 구비하고 있다. In addition, the present invention further includes a buffer tank 50 in the refrigerant line Lr.

상기 버퍼탱크(50)는 열교환기에 의해 냉각된 액상 냉매를 저장한다. The buffer tank 50 stores the liquid refrigerant cooled by the heat exchanger.

또한, 본 발명은 펌프 등의 송수 수단을 사용하지 않고 냉매가 열사이펀의 작용으로 이동되게 한 것으로, 만에 하나 냉매가 역으로 순환하는 것을 방지하기 위해 역류방지밸브(60)를 더 구비하고 있다.In addition, the present invention allows the refrigerant to be moved by the action of a thermosiphon without using a water-transmitting means such as a pump, and further includes a non-return valve 60 to prevent the refrigerant from circulating backwards. .

상기 역류방지밸브(60)는 상기 냉매유로(Lr) 중 모터의 냉매입구(10i)와 연결되는 부분에 설치되어 냉매가 역류되지 않고 자연스럽게 모터의 자켓쪽으로 흐를 수 있게 한다. The non-return valve 60 is installed at a portion of the refrigerant passage Lr connected to the refrigerant inlet 10i of the motor so that the refrigerant flows naturally toward the jacket of the motor without being reversed.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 열사이펀 냉각구조를 갖는 터보모터로 실험한 결과, 대기온도 22도에서 냉각장치 가동 전에는 모터 코일온도는 120도, 샤프트 온도는 222도, 배출 공기온도는 95도인데 반하여, 냉각장치 가동 후에는 모터 코일온도가 7도, 샤프트온도는 58도, 배출공기온도는 18도로 냉각 효율이 상당히 향상되었음을 알 수 있다. Experiments with a turbomotor having a thermosiphon cooling structure according to the present invention configured as described above, the motor coil temperature is 120 degrees, the shaft temperature is 222 degrees, the exhaust air temperature is 95 degrees On the contrary, after the cooling device is operated, the cooling efficiency of the motor coil is 7 degrees, the shaft temperature is 58 degrees, and the exhaust air temperature is 18 degrees.

10: 냉매자켓 10i: 냉매입구 10o: 냉매출구
11: 열전도플레이트
20: 에어트랩 30: 하우징
30i: 공기유입구 30o: 공기배출구
40: 열교환기 40g: 공기가이드
50: 버퍼탱크 60: 역류방지밸브
110: 스테이터 120: 로터 130: 임펠러10: refrigerant jacket 10i: refrigerant inlet 10o: refrigerant outlet
11: heat conduction plate
20: air trap 30: housing
30i: air inlet 30o: air outlet
40: heat exchanger 40g: air guide
50: buffer tank 60: non-return valve
110: stator 120: rotor 130: impeller

Claims

A stator 110 that receives power and generates magnetic force, a rotor 120 that rotates by magnetization of the stator, and an impeller 130 that is installed at an end of the rotor and blows air by rotating together with the rotor. With the cooling structure of the turbo motor of the turbo blower
A coolant flow path is formed inside, and a flow path formed therein is processed upright to allow the coolant to move naturally to the upper portion of the motor, and a plurality of heat conductive plates 11 having a wider surface area are further installed to quickly absorb heat from the stator to the coolant. A cooling jacket 10 capable of delivering; An air trap 20 through which cooling air passes; A housing 30 having the air trap formed therein and at least one air inlet 30i passing through the side wall; A heat exchanger (40) connected to the refrigerant passage of the jacket through a refrigerant line (Lr), condensing the high temperature vapor discharged from the refrigerant outlet (10o), converting the refrigerant into a low temperature low pressure refrigerant, and circulating to the refrigerant inlet; A buffer tank 50 in which the refrigerant line Lr is installed and stores the liquid refrigerant cooled by a heat exchanger; And a backflow prevention valve 60 installed at a portion of the refrigerant line Lr connected to the refrigerant inlet 10i of the motor to allow the refrigerant to flow naturally toward the jacket of the motor without being flowed back.
A trumpet-shaped air guide (40g) is further installed at the inlet of the air into the impeller to guide the outside air to enter the impeller through the heat exchanger, and the heat exchanger 40 is installed at the inlet of the air guide. In the cooling structure of a turbomotor using a thermosiphon,
The jacket 10 is installed to be in contact with the outer surface of the stator 110 and the refrigerant flow path is formed on the outer circumferential surface , the air trap 20 is installed outside the jacket to seal the refrigerant flow path,
The jacket 10 has a coolant inlet 10i formed at the lower part of the motor and a coolant outlet 10o at the upper part of the jacket 10, and a coolant filled with the coolant inlet 10i at the lower part of the motor by the principle of thermosiphoning of water. Is introduced, the cooling structure of the turbo motor using a thermosiphon, characterized in that the upper portion of the motor is heated by the refrigerant outlet (10o) to naturally discharge the refrigerant turned into gas .

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