KR102146187B1

KR102146187B1 - 터보 블로어의 모터 냉각 공기의 온도 저감 구조

Info

Publication number: KR102146187B1
Application number: KR1020190023215A
Authority: KR
Inventors: 이병학
Original assignee: 주식회사 남원터보원
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-08-19

Abstract

공랭 방식의 모터 냉각 구조를 갖는 터보 블로어를 위한 모터 냉각 공기의 온도 저감 장치로서, 냉각부를 가져 주변 공기를 냉각시키는 냉각기; 및 상기 터보 블로어의 모터 케이싱의 외부에 부착되며, 상기 모터 케이싱에 마련된 모터 냉각 공기 흡입구와 상기 냉각기의 냉각부를 모두 커버하도록 밀폐 결합되며, 일단에 외부 공기의 유입을 위한 개방단을 갖는, 모터 냉각 공기 흡입 유로관;을 포함하는 터보 블로어 모터 냉각 공기의 온도 저감 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 터보 블로어의 모터 냉각 공기의 온도 저감 구조에 의하면, 터보 블로어의 모터 내부로 유입되는 흡입 냉각 공기의 온도를 저감함으로써, 모터의 냉각 성능을 향상시켜 모터의 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

터보 블로어의 모터 냉각 공기의 온도 저감 구조{TEMPERATURE REDUCTION STRUCTURE OF MOTOR COOLING AIR OF TURBO BLOWER}

본 발명은 터보 블로어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 터보 블로어의 모터 냉각 공기의 온도 저감 구조에 관한 것이다.

고속모터의 냉각은 터보 블로어의 성능 및 안정적 운전에 있어 가장 중요한 요소로, 일반적으로 터보 블로어의 모터 케이싱에 가공된 흡입구를 통해 냉각 공기가 모터의 내부로 흡입되며, 흡입된 공기는 모터 내부를 순환하여 쿨링팬에 의해 모터의 일 측에 설치된 배출구(즉, 팬스크롤)를 통해 배출된다.

모터 내부로 흡입되는 모터 냉각공기의 온도는 대기 온도에 의해 결정됨으로써 모터 내부로 흡입되는 모터 냉각 공기의 온도를 저감하는 것이 불가능하였다. 이로 인하여 대기의 온도가 상승되는 하절기 등에는 모터의 냉각 성능이 감소되어 모터 효율 저하 및 모터 작동 온도 상한선 도달에 의한 모터 정지 등의 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터 케이싱에 결합되어 모터 내부로 흡입되는 모터 냉각 공기의 온도를 저감 시킬 수 있는 스털링 냉각기를 이용한 터보 블로어 모터 냉각 공기 온도 저감장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공랭 방식의 모터 냉각 구조를 갖는 터보 블로어를 위한 모터 냉각 공기의 온도 저감 장치로서, 냉각부를 가져 주변 공기를 냉각시키는 냉각기; 및 상기 터보 블로어의 모터 케이싱의 외부에 부착되며, 상기 모터 케이싱에 마련된 모터 냉각 공기 흡입구와 상기 냉각기의 냉각부를 모두 커버하도록 밀폐 결합되며, 일단에 외부 공기의 유입을 위한 개방단을 갖는, 모터 냉각 공기 흡입 유로관;을 포함하는 터보 블로어 모터 냉각 공기의 온도 저감 장치가 제공된다.

일 실시예에서, 상기 터보 블로어의 일측 외부에 부착되며, 상기 냉각기가 내부에 설치되는 냉각기 케이싱을 더 포함하고,

상기 냉각기 케이싱에는 개방홀이 설치됨으로써, 상기 냉각기의 냉각부가 상기 개방홀을 통해서 상기 냉각기 케이싱 외부로 돌출되어 상기 모터 냉각 공기 흡입 유로관으로 내삽될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 냉각기 케이싱에는, 상기 냉각기의 냉각을 위한 외부 공기의 유입을 위한 냉각기 냉각 공기 흡입구와, 상기 터보 블로어의 상기 일측과 연통되는 연통로가 마련됨으로써, 상기 냉각기 냉각 공기 흡입구를 통해서 외부로부터 유입되어 상기 냉각기를 냉각시킨 후의 공기가 상기 연통로를 통해서 터보 블로어의 내부 공간 측으로 유입되도록 할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 냉각기는 스털링 냉각기일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터보 블로어의 모터 냉각 공기의 온도 저감 구조에 의하면, 터보 블로어의 모터 내부로 유입되는 흡입 냉각 공기의 온도를 저감함으로써, 모터의 냉각 성능을 향상시켜 모터의 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명과 관련하여 적용 가능한 터보 블로어의 외관을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 터보 블로어에 관한 수직 단면도.
도 3 및 도 4는 도 1의 터보 블로어에서의 영구자석모터의 냉각 구조를 설명하기 위한 참조 도면들.
도 5는 스털링 엔진 기관의 구성 및 동작을 개념적으로 설명하기 위한 참조 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터보 블로어의 모터 냉각 공기 온도 저감 구조에 대한 개념 모식도.
도 7은 도 6의 구조에 대한 우측면도.

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

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 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.

본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 터보 블로어의 모터 냉각 공기 온도 저감 구조에 관한 구체적 설명에 앞서, 본 발명의 이해를 돕기 위해, 본 발명에 적용 가능한 터보 블로어 구조의 일 실시예에 관하여 도 1 ~ 도 4를 참조하여 설명하고, 또한 본 발명에서 냉각기로서 적용될 수 있는 일 예시로서 스털링 냉각기를 구성하는 기본 구조로서의 스털링 엔진 기관의 기본 구성 및 동작 개념에 대하여 도 5의 실시예를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명과 관련하여 적용 가능한 터보 블로어의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 터보 블로어에 관한 수직 단면도이며, 도 3 및 도 4는 도 1의 터보 블로어에서의 영구자석모터의 냉각 구조를 설명하기 위한 참조 도면들이다.

도 1 ~ 도 4를 참조할 때, 본 발명에 적용 가능한 일 실시예의 터보 블로어는, 원통형의 모터케이싱(100); 상기 모터케이싱의 내부에 내장되며, 중심부에 배치되는 로터(250)와 상기 로터 둘레에 배치되는 스테이터(200)를 포함하는 영구자석모터; 상기 로터 일측의 회전축과 결합되며 상기 로터 일측의 회전축이 통과하는 구멍이 형성되는 레프트백플레이트(400); 상기 레프트백플레이트와 일면이 결합되며, 타측이 스크롤볼루트에 결합되어 유체가 유출되지 않도록 하기 위한 씰(seal)을 포함하는 레프트캡(500); 상기 로터 타측과 쿨링팬 사이에 형성되는 라이트백플레이트(600); 상기 로터의 양측에 배치되며, 상기 로터의 회전을 지지하기 위한 베어링이 구비되는 베어링하우징(700); 상기 레프트캡의 일면에 형성되는 임펠러(800); 상기 임펠러의 일측을 감싸고 있으며, 임펠러에서 발생된 유동을 가이드하고, 유체의 운동에너지를 위치에너지로 변환시키기 위한 스크롤볼루트(900); 상기 임펠러를 감싸도록 상기 스크롤볼루트의 일측에 결합되며, 임펠러의 고속 회전시 공기 흐름을 원할하게 하여 유압을 발생시키는 스크롤덮개(1000); 공기가 유입되는 유입구로서, 상기 스크롤덮개의 일측과 결합되는 노즐(1100); 상기 라이트백플레이트의 일측에 결합되는 쿨링팬(1200); 상기 쿨링팬을 감싸고 있으며, 유체를 외부로 토출시키기 위한 팬스크롤(1300); 상기 팬스크롤의 일측에 결합되어 공기가 유출되는 것을 방지하는 팬캡(1400); 레프트백플레이트(400)와 스테이터(200)의 일측 끝단 사이에 형성되어 공기의 입출을 방지하기 위한 폐쇄링(320); 및 스테이터(200)의 타측에 제1 냉각공기통과구멍(310)이 형성된 개방링(300);을 포함할 수 있다.

이때, 모터케이싱(100)에는 제1 외기유입구(110), 제2 외기유입구(120), 제3 외기유입구(130)가 그 모터케이싱의 둘레를 따라 각각 1개 이상씩 형성될 수 있다.

이때, 제1 외기 유입구(110)는, 모터케이싱(100) 중에서도, 레프트백플레이트(400)와 스테이터(200)의 일측 끝단의 사이(대략적으로 베어링하우징(700)이 배치되는 위치)에 상응하는 위치에 형성된다. 이때, 레프트백플레이트(400)와 스테이터(200)의 일측 끝단 사이에는 폐쇄링(320)이 형성됨으로써, 그 사이 공간을 통해서는 공기의 입출이 발생되지 않는다.

이에 따라, 쿨링팬(1200)이 동작하게 되면, 제1 외기 유입구(110)를 통해 유입된 공기(도 3의 도면식별부호 A 참조)는, 레프트백플레이트(400)와 폐쇄링(320) 사이에 형성된 에어갭인 제2 공기유로(20)를 통해 일측 베어링하우징(700)을 냉각시킨 후, 로터(250)와 스테이터(200) 사이에 형성된 에어갭인 제3 공기유로(30)를 통해 스테이터(200)와 로터(250) 사이의 이격 공간을 관통함으로써 스테이터(200)의 하면 및 로터(250)의 외측면 전체를 냉각시키고, 연이어 라이트백플레이트(600)와 스테이터(200)의 타측 사이에 형성된 에어갭인 제4 공기유로(40)를 통해 타측 베어링하우징(700)을 냉각시키며, 쿨링팬(1200) 방향으로 공기의 유입이 가능하도록 라이트백플레이트(600)의 외측에 형성된 제2 냉각공기통과구멍(330)을 거쳐 쿨링팬(1200)과 팬캡(1400) 사이에 형성된 에어갭인 제5 공기유로(50)로 제공됨으로써 팬스크롤(1300)을 통해서 내부 순환한 후 외부로 토출된다.

또한, 제2 외기 유입구(120)는 모터케이싱(100) 중에서도, 폐쇄링(320)과 스테이터(200)의 일측 사이에서 폐쇄링(320)에 가까운 위치(첨부된 도면을 기준으로 하면, 스테이터(200)의 좌측)에 상응하는 위치에 형성된다. 이때, 스테이터(200)의 타측(첨부된 도면을 기준으로 하면, 스테이터(200)의 우측)에는 제1 냉각공기통과구멍(310)이 형성된 개방링(300)이 형성된다.

이에 따라, 상기 쿨링팬(1200)이 동작하게 되면, 제2 외기 유입구(120)를 통해 유입된 공기(도 4의 도면식별부호 B 참조)는, 모터케이싱(100)과 스테이터(200) 사이의 공간에 형성되는 제1 공기유로(10)를 통해서 모터케이싱(100)과 스테이터(200) 사이의 이격 공간을 관통함으로써 스테이터(200)의 상면을 냉각시킨 후, 제1 냉각공기통과구멍(310)과 제2 냉각공기통과구멍(330)을 거쳐 제5 공기유로(50)로 제공됨으로써 팬스크롤(1300)을 통해서 내부 순환한 후 외부로 토출된다.

제1 외기 유입구(110)는 사전 지정된 폭 및 길이를 갖는 스트립라인(stripline) 형상을 가지면서 모터케이싱(100)의 외측 둘레를 따라 동일 이격 간격마다 복수 개 형성되고, 상기 제2 외기 유입구(120)는 원형의 홀(hole) 형상을 가지면서 모터 케이싱(100)의 외측 둘레를 따라 동일 이격 간격마다 복수 개 형성되며, 상기 제1 외기 유입구(110)에 의한 공기 유입 면적은 상기 제2 외기 유입구(120)에 의한 공기 유입 면적보다 크게 형성될 수 있다. 그 이유를 설명하면 다음과 같다. 도 3과 도 4를 비교할 때, 제1 외기 유입구(110)를 통한 모터 냉각 경로는 제2 외기 유입구(120)를 통한 모터 냉각 경로에 비해 상대적으로 긴 경로로 형성되게 된다. 따라서, 냉각 효율 및 균형을 고려하여, 제1 외기 유입구(100)의 공기 유입 면적은 제2 외기 유입구(120)의 공기 유입 면적보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 일 예로서, 특히 도 1에는 제1 외기 유입구(100)가 모터케이싱(100)의 둘레를 따라 스트립라인(stripline)으로 길게 형성됨으로써 공기 유입 면적을 넓히는 케이스를 예시하고 있다.

또한, 제3 외기 유입구(130)는 모터케이싱(100) 중에서도, 개방링(300)과 쿨링팬(1200) 사이에 상응하는 위치에 형성된다. 이에 따라, 쿨링팬(1200)이 동작하게 되면, 제3 외기 유입구(130)를 통해 유입된 공기(도 4의 도면식별부호 C 참조)는 타측 베어링하우징을 냉각시키고 제2 냉각공기통과구멍(330)을 거쳐 제5 공기유로(50)로 제공됨으로써 팬스크롤(1300)을 통해서 내부 순환한 후 외부로 토출되게 된다. 다만 여기서, 제2 외기 유입구(120)를 통해 유입되는 공기만에 의해서도 모터 냉각에 충분한 경우라면, 제3 외기 유입구(130)는 생략될 수도 있다. 즉, 제2 외기 유입구(120)는 본 발명의 실시예에 따른 모터 냉각구조에 필수적이나, 제3 외기 유입구(130)는 보조적 역할을 담당한다고 볼 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터보 블로어에 의하면, 스테이터(200)의 하면 및 로터(250)의 외측면 전체를 냉각시키는 냉각 경로와 스테이터(200)의 상면을 냉각시키는 냉각 경로가 서로 분리됨으로써, 냉각 효율을 높이는 구조가 도입된 것을 그 특징으로 한다.

도 5는 스털링 엔진 기관의 구성 및 동작을 개념적으로 설명하기 위한 참조 도면이다. 스털링 엔진은 실린더 내 가스의 가열과 냉각으로 구동되는 열기관으로 발전을 위해 고열원으로부터 에너지를 가져오기 위한 고열원과 냉각을 위한 저열원을 필요로 한다. 도 5에서는 스털링 엔진으로서 디스플레이서 타입을 예시하고 있지만, 이중 피스톤 타입의 스털링 엔진 구조도 본 발명에 채용될 수 있음은 물론이다.

스털링 엔진은 실린더와 피스톤으로 이루어진 공간 내에 수소나 헬륨 등 작동 가스를 밀봉하고, 외부에서 가열하거나 냉각하면 작동 가스의 팽창과 수축에 따라 피스톤이 움직여 일을 하게 된다. 작동 가스의 기체 분자가 열에너지를 흡수하면 분자 운동이 활발해지고, 실린더에서 분자가 벽에 충돌하는 속도와 횟수가 증가하면 용기 내의 압력이 높아져 일을 한다. 이와 같은 스털링 엔진은 외연 기관이기 때문에, 기존의 내연 기관에서와 같은 연소를 할 때 폭발 행정이 없기 때문에 엔진의 진동 소음이 작으며, 다양한 신재생/친환경 열원을 이용할 수 있는 점이 유리하다.

도 5에 도시된 디스플레이서 타입의 스털링 엔진에 의할 때, 파워 피스톤(P)과 디스플레이서 피스톤(D)은 기계적으로 연결되어 있으며, 파워 피스톤(P)은 기체가 팽창할 때 외부에 일을 하고, 디스플레이서 피스톤(D)은 파워 피스톤과 90도 위상차를 가지고 움직이면서 기체를 고열원과 저열원으로 옮기는 역할을 한다.

이에 따라 스털링 엔진은 기본적으로 가열(과정 1) -> 팽창(과정 2) -> 냉각(과정 3) -> 압축(과정 4) 순서의 작동 사이클에 따라 동작하며, 과정 1에서는 P가 거의 제자리에 머물러 있는 동안 D는 왼쪽으로 이동한다. 이때 P는 기체가 저열원에 접촉하는 것을 차단하고, 기체는 고열원에 모여 가열된다. 과정 2에서는 가열되어 팽창하는 기체의 압력으로 P가 위로 올라가면서 외부에 일을 하는 동안 D는 거의 제자리에 머물게 된다. 과정 3에서는 P가 거의 제자리에 머물러 있는 동안 D는 오른쪽으로 이동한다. 이때 기체는 저열원에 모여 냉각된다. 과정 4에서는 P가 회전 관성과 냉각된 기체의 수축에 의해 아래로 내려오는 동안 D는 고열원을 차단하면서 거의 제자리에 머물러 있게 된다. 이렇게 한 번의 순환 과정이 끝나면 새로운 순환 과정을 시작하게 된다. 과정 1부터 과정 4까지 진행되는 동안 과정 2에서만 기체가 팽창하면서 파워 피스톤이 외부에 일을 하게 된다. 나머지 과정은 플라이휠 등의 관성 운동에 의해 파워 피스톤이 원래의 위치까지 돌아온다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터보 블로어의 모터 냉각 공기 온도 저감 구조에 대한 개념 모식도이고, 도 7은 도 6의 구조에 대한 우측면도이다.

여기서, 도 6의 개념 모식도에서는, 터보 블로어의 모터 냉각 공기의 온도 저감을 위한 구성으로서 냉각기(10)(특히, 본 명세서에서는 스털링 냉각기를 기준으로 함. 다만, 이외의 다른 냉각기가 활용되어도 무방함)의 구체적 구조 및 구성에 대해서는 별도의 세부 구성 도면을 생략하였다. 이는 본 발명의 핵심이 모터 냉각에 이용될 외부로부터 유입될 공기가 고온화되었을 때에 그 유입 공기를 냉각시키는데 효과적인 구조를 제안하는데 있기 때문이다. 따라서 냉각기의 상세 구조 및 구성은 상용의 또는 공지의 구성 및 구조가 이용되어도 무방하므로, 본 명세서에서는 이에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은, 터보 블로어에서 모터의 냉각은 터보 블로어 모터 내부에 설치된 냉각 공기 흡입 팬(즉, 도 1 및 도 2의 쿨링팬(1200))에 의해 흡입된 모터 외부 공기에 의해 이루어 지며, 별도의 흡입 냉각 공기의 온도 저감을 위한 장치가 구비되지 않아 대기의 온도가 상승되는 하절기 등에는 모터의 냉각 성능이 저하되어 모터 효율이 저하되며, 냉각 성능의 저하로 모터의 작동 온도 상한선에 도달하여 모터가 정지되는 현상이 발생하는데, 종래 기술과 달리 대기의 온도가 상승하여 모터 내부로 흡입되는 냉각 공기의 온도가 증가하여 모터의 냉각 성능이 저하될 경우 모터의 효율이 저하되는 것을 방지하기 위한 방안이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6 및 도 7을 참조할 때, 본 발명의 실시예에 따른 터보 블로어의 모터 냉각 공기 온도 저감 구조는, 소형의 스털링 냉각기(10), 공랭 방식의 모터 냉각 구조를 갖는 터보 블로어의 일측 외부에 부착되어 스털링 냉각기(10)의 냉각을 위한 공기의 유로를 형성하는 냉각기 케이싱(20), 모터 케이싱(100)의 모터 냉각 공기 흡입구와 스털링 냉각기(10)의 냉각부를 커버하도록 결합되어 모터 냉각 공기 온도를 저감시켜 모터 내부로 흡입시키는 모터 냉각 공기 흡입 유로관(30)를 포함한다.

여기서, 스털링 냉각기(10)는 냉각기 케이싱(20)의 내부에 설치되되, 그 중 일부분은 냉각부는 모터 냉각 공기 흡입 유로관(30)의 내부에 위치하도록 설치된다. 이를 위해, 냉각기 케이싱(20)에는, 스털링 냉각기(10)의 냉각부를 터보 블로어의 모터 케이싱(110)의 외부에 부착된 모터 냉각 공기 흡입 유로관(30)으로 내삽시킬 수 있도록 하는 개방홀이 형성될 수 있다. 이러한 개방홀은 모터 냉각 공기 흡입 유로관(30)에 의해 밀착 커버된다.

도 6에 의할 때, 모터 케이싱(100)의 모터 냉각 공기 흡입구로는 도면부호 120의 흡입구(즉, 도 1 및 도 2에 의할 때, 제2 외기 유입구임)를 예로 들고 있지만, 도 1 및 도 2의 제1 외기 유입구(110) 및 제3 외기 유입구(130)의 적어도 하나로 대체될 수도 있고, 모터 케이싱(100)에 마련된 모든 외기 유입구가 여기에 해당될 수도 있다. 따라서 설계 방식에 따라서 상기 모터 냉각 공기 흡입 유로관(30)은 모든 외기 유입구를 커버하도록 결합 설치될 수도 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의 및 집중을 위해 모터 냉각 공기 흡입구는 제2 외기 유입구(120)인 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

또한 도 6에 의할 때, 냉각기 케이싱(20)에는 스털링 냉각기(10)의 냉각을 위한 외부 공기가 유입되는 냉각기 냉각 공기 흡입구(22)가 마련된다. 이에 따라 외부의 공기는 냉각기 냉각 공기 흡입구(22)를 통해 냉각기 케이싱(20) 내부로 유입되어 스털링 냉각기(10)를 냉각시키게 된다. 이와 같이 스털링 냉각기(10)의 냉각에 사용된 공기는 모터 케이싱(110)과 냉각기 케이싱(20) 사이에 형성된 연통로(24)를 통해서 터보 블로어의 내부 공간으로 유입되며, 모터 내부를 순환하지 않고 쿨링팬(1200)에 의해 팬스크롤(1300)을 통해 외부로 방출된다.

도 6의 구조에 의할 때, 상기 연통로(24)는 스털링 냉각기(10)의 냉각에 이용된 공기가 외부로 빠져나갈 수 있는 냉각 공기 토출구로서 역할을 수행함과 동시에, 쿨링팬(1200)의 작동에 따라 외부의 공기가 냉각기 냉각 공기 흡입구(22)를 통해 냉각기 케이싱(20)의 내부로 잘 유입되도록 하는 역할도 수행하게 된다.

이에 따라, 모터 냉각 공기 흡입 유로관(30)의 개방단(32)을 통해 흡인된 외부의 공기는 모터 냉각 공기 흡입구(120)로 유입되기 이전에 스털링 냉각기(10)의 냉각부를 거치면서 온도가 저감되게 되며, 온도 저감된 공기는 상기 모터 냉각 공기 흡입구(30)를 통해서 터보 블로어의 영구자석모터(Permanent Magnet Motor : PMM, 이하 모터로 간략 명명함) 내부로 유입되어 모터 내부를 순환하며 모터를 냉각 시킨 후, 쿨링팬(1200)의 동작에 따라 팬스크롤(1300)을 통해서 외부로 방출되게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 작은 동력을 이용하여 모터 냉각 공기 흡입 유로에 소형의 스털링 냉각기를 가동시켰을 경우 모터 내부로 흡입되는 모터 냉각 공기의 온도를 감소시켜 모터 냉각 성능을 증가시킴으로써 모터 효율의 증가를 이루게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 실시예에 의할 때, 스털링 냉각기(10)의 작동은 터보 블로어의 제어 계통(예를 들어, 터보 블로어의 동작을 모니터링 및 제어하는 콘트롤 보드)에서 모터 외부의 흡입 공기 온도 및 모터 내부 온도에 따라 자동으로 조절할 수 있도록 할 수 있다. 여기서, 모터 외부의 흡입 공기의 온도는 모터 케이싱(100) 또는 냉각기 케이싱(20) 등에 설치된 온도 센서에 의해 센싱될 수 있고, 모터 내부 온도도 영구자석모터(PMM) 주변 등에 설치된 온도 센서에 의해 센싱될 수 있다. 이와 같이 센싱된 온도 정보는 유선 또는 무선 방식으로 제어 계통으로 전달될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

Claims

원통형의 모터케이싱(100); 상기 모터케이싱의 내부에 내장되며, 중심부에 배치되는 로터(250)와 상기 로터 둘레에 배치되는 스테이터(200)를 포함하는 영구자석모터; 상기 로터 일측의 회전축과 결합되며 상기 로터 일측의 회전축이 통과하는 구멍이 형성되는 레프트백플레이트(400); 상기 레프트백플레이트와 일면이 결합되며, 타측이 스크롤볼루트에 결합되어 유체가 유출되지 않도록 하기 위한 씰(seal)을 포함하는 레프트캡(500); 상기 로터 타측과 쿨링팬 사이에 형성되는 라이트백플레이트(600); 상기 로터의 양측에 배치되며, 상기 로터의 회전을 지지하기 위한 베어링이 구비되는 베어링하우징(700); 상기 레프트캡의 일면에 형성되는 임펠러(800); 상기 임펠러의 일측을 감싸고 있으며, 임펠러에서 발생된 유동을 가이드하고, 유체의 운동에너지를 위치에너지로 변환시키기 위한 스크롤볼루트(900); 상기 임펠러를 감싸도록 상기 스크롤볼루트의 일측에 결합되며, 임펠러의 고속 회전시 공기 흐름을 원할하게 하여 유압을 발생시키는 스크롤덮개(1000); 공기가 유입되는 유입구로서, 상기 스크롤덮개의 일측과 결합되는 노즐(1100); 상기 라이트백플레이트의 일측에 결합되는 쿨링팬(1200); 상기 쿨링팬을 감싸고 있으며, 유체를 외부로 토출시키기 위한 팬스크롤(1300); 상기 팬스크롤의 일측에 결합되어 공기가 유출되는 것을 방지하는 팬캡(1400); 레프트백플레이트(400)와 스테이터(200)의 일측 끝단 사이에 형성되어 공기의 입출을 방지하기 위한 폐쇄링(320); 및 스테이터(200)의 타측에 제1 냉각공기통과구멍(310)이 형성된 개방링(300);을 포함하고,상기 모터케이싱(100)에는, 제1 외기 유입구(110), 제2 외기 유입구(120), 제3 외기 유입구(130)가 상기 냉각기 케이싱의 둘레를 따라 각각 1개 이상씩 형성되고,
상기 제1 외기 유입구(110)를 통해 유입된 공기는 상기 레프트백플레이트(400)와 상기 폐쇄링(320) 사이에 형성된 에어갭인 제2 공기유로(20)를 통해 일측의 상기 베어링하우징(700)을 냉각시킨 후, 상기 로터(250)와 상기 스테이터(200) 사이에 형성된 에어갭인 제3 공기유로(30)를 통해 상기 스테이터(200)와 상기 로터(250) 사이의 이격 공간을 관통함으로써 상기 스테이터(200)의 하면 및 상기 로터(250)의 외측면 전체를 냉각시키고, 연이어 상기 라이트백플레이트(600)와 상기 스테이터(200)의 타측 사이에 형성된 에어갭인 제4 공기유로(40)를 통해 타측의 상기 베어링하우징(700)을 냉각시키며, 상기 쿨링팬(1200) 방향으로 공기의 유입이 가능하도록 상기 라이트백플레이트(600)의 외측에 형성된 제2 냉각공기통과구멍(330)을 거쳐 상기 쿨링팬(1200)과 상기 팬캡(1400) 사이에 형성된 에어갭인 제5 공기유로(50)로 제공됨으로써 상기 팬스크롤(1300)을 통해서 내부 순환한 후 외부로 토출되고,
상기 제2 외기 유입구(120)는 상기 폐쇄링(320)과 상기 스테이터(200)의 일측 사이에 형성되고, 상기 제2 외기 유입구(120)를 통해 유입된 공기는, 상기 모터케이싱(100)과 상기 스테이터(200) 사이의 공간에 형성되는 제1 공기유로(10)를 통해서 상기 모터케이싱(100)과 상기 스테이터(200) 사이의 이격 공간을 관통함으로써 상기 스테이터(200)의 상면을 냉각시킨 후, 상기 제1 냉각공기통과구멍(310)과 상기 제2 냉각공기통과구멍(330)을 거쳐 제5 공기유로(50)로 제공됨으로써 상기 팬스크롤(1300)을 통해서 내부 순환한 후 외부로 토출되고,
상기 제3 외기 유입구(130)는 상기 모터케이싱(100)의 상기 개방링(300)과 상기 쿨링팬(1200) 사이에 상응하는 위치에 형성되어, 상기 쿨링팬(1200)이 동작하게 되면, 상기 제3 외기 유입구(130)를 통해 유입된 공기는 타측의 상기 베어링하우징(700)을 냉각시키고 상기 제2 냉각공기통과구멍(330)을 거쳐 제5 공기유로(50)로 제공됨으로써 상기 팬스크롤(1300)을 통해서 내부 순환한 후 외부로 토출되는 터보 블로어 모터 냉각 공기의 온도 저감 장치.
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