KR102333698B1

KR102333698B1 - 모터 냉각장치 및 그 조립방법

Info

Publication number: KR102333698B1
Application number: KR1020200066627A
Authority: KR
Inventors: 이찬우; 김종현; 김남규
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-12-01

Abstract

본 발명은 모터 냉각장치 및 그 조립방법에 관한 것으로, 고정자와 회전자로 구성되고, 고정자는 중공 형상으로 형성되어 내측 또는 외측에 원주 방향의 등간격으로 이격되는 복수의 티스가 구비된 코어로 구성되며, 복수의 티스에 코일이 권선된 복수의 인슐레이터가 결합된 모터, 일측에 냉각수를 공급하는 공급관이 연결되며 타측에 공급관과 펌프를 매개로 연결되는 배출관이 연결되고, 티스의 길이방향으로 관통하여 티스를 냉각하는 복수의 연결관을 포함하여 고정자와 코일을 직접적으로 냉각하며, 냉각 효율을 증대시킨다.

Description

모터 냉각장치 및 그 조립방법 {Cooling Apparatus For Electric Motors And Method For Assembling The Same}

본 발명은 모터 냉각장치 및 그 조립방법에 관한 것으로, 고정자와 코일을 직접적으로 냉각하여 냉각 효율을 증대시키는 모터 냉각장치 및 그 조립방법에 관한 것이다.

일반적으로, 대체에너지를 생산하기 위한 풍력발전기 또는 조력,파력 발전기에는 대형발전기가 설치되며 발전기 로터의 회전운동력을 변환하여 전기가 발생된다.

종래의 일반적인 발전기 또는 전동모터는 모터하우징 내부가 빈 통형상으로 형성되는 한편 하우징의 양측에는 각각 커버가 형성됨으로서 하우징의 내부에 부품을 조립하거나 분해하는 과정이 가능하게 된다.

그리고 모터 하우징 및 커버의 중심에는 모터 하우징의 길이방향으로 길게 형성된 구동축이 축결합된다.

한편, 모터 하우징의 내부에는 중공 형태의 고정자가 구비되고, 고정자는 코일이 수회 권선된 형태로 이루어지며, 코일이 감겨서 흐르는 전류로 자기장을 형성하여 내측에 위치되는 로터를 회전시킨다.

그리고, 모터 하우징의 내주면과 코일 사이에는 전도되지 않도록 하기 위한 절연체가 개시된다.

코일의 주변에 형성되는 전기장의 세기는 코일의 권선수 및 전류의 세기에 영향을 받는 한편 전기장의 세기는 곧 로터 및 구동축의 회전속도 및 회전력에 영향을 미치게 된다.

특히, 커다란 토크가 요구되는 곳에 적용되는 모터 및 발전기의 경우에는 고전압 발생에 따라 회전자 및 코일 주변에 고온의 열이 발생하게 된다.

이와 같이 모터 및 발전기의 회전자 및 코일 부분에 발생되는 열로 인하여 모터 하우징 내부의 부품들이 손상되는 것을 방지하기 위해 대한민국등록공고 10-07462087에 하우징의 외측에 내부공간을 갖는 워터재킷을 형성하고, 이들 하우징의 표면에는 온도센서를 각각 장착하며, 펌프와 연결되게 하여, 상기 온도센서의 과열 감응시 자동으로 펌프가 동작된다.

상기와 같은 모터의 냉각장치는 하우징에 내부공간을 갖는 워터재킷을 형성해야 하므로 모터 또는 발전기의 크기가 상대적으로 비대해지는 원인이 된다.

이는 또한 결과적으로 모터의 제작비용의 상승으로 이어질 뿐만 아니라 전동 모터의 각 부품들을 조립하는데 소요되는 조립시간이 길어지게 되는 원인으로 작용한다.

또한, 가장 열이 많이 발생하는 코일과는 이격된 위치에 워터재킷이 설치되어 신속한 냉각이 이루어질 수 없으며, 순간적인 열이 코일에 발생하는 경우에 모터가 파손되는 문제점이 있었다.

대한민국특허등록공보 10-07462087

본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 고정자와 코일을 직접적으로 냉각하여 냉각 효율을 증대시키며, 이에 따라 모터의 고토크를 유지할 수 있고, 모터의 구동 시간을 증대시키며 모터 내의 부품을 보다 작은 내열성을 갖는 재질로 변경할 수 있어서 부품 가격을 절감할 수 있는 모터 냉각장치 및 그 조립방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 종래의 워터재킷을 삭제할 수 있어 전체적인 부피를 줄일 수 있으며, 내전형 또는 외전형 모터 모두에 적용 가능한 모터 냉각장치 및 그 조립방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 고정자와 회전자로 구성되고, 고정자는 중공 형상으로 형성되어 내측 또는 외측에 원주 방향의 등간격으로 이격되는 복수의 티스가 구비된 코어로 구성되며, 복수의 티스에 코일이 권선된 복수의 인슐레이터가 결합된 모터, 일측에 냉각수를 공급하는 공급관이 연결되며 타측에 공급관과 펌프를 매개로 연결되는 배출관이 연결되고, 티스의 길이방향으로 관통하여 티스를 냉각하는 복수의 연결관을 포함하는 모터 냉각장치가 제공될 수 있다.

여기서, 각각의 티스는 고정자의 반경방향으로 소정 간격 이격되어 연결관이 삽입되는 설치홀을 복수개 구비할 수 있다.

또한, 모터 냉각장치는 연결관의 양단부에 구비되어 복수의 연결관과 연통되며, 공급관 또는 배출관과 연통되는 한쌍의 저장부를 더 포함할 수 있다.

이러한 한쌍의 저장부는, 코어의 양단부에 안착되도록 중공 형상으로 형성되고 공급관 또는 배출관이 연결되는 중앙부와, 복수의 티스에 안착되도록 중앙부의 내측 또는 외측에서 돌출 형성되어 복수의 티스와 인슐레이터 사이로 삽입되며 복수 개로 구비되는 분배부를 포함할 수 있다.

또한, 분배부는 복수의 티스와 마주보는 면에 복수의 연결관이 각각 삽입되는 복수의 결합홀이 형성될 수 있다.

또한, 분배부는 인슐레이터와 마주보는 면에 인슐레이터 측으로 볼록하게 형성된 곡면부를 구비하고, 인슐레이터는 곡면부를 감싸도록 형성된 벤딩부를 구비할 수 있다.

또한, 각각의 티스에 삽입된 복수의 연결관은 서로 다른 직경으로 형성되되, 중앙부와 인접할수록 작은 직경으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 복수의 티스에 길이방향으로 길게 형성된 복수의 설치홀이 각각 형성된 고정자와, 복수 개의 연결관, 연결관의 양단이 삽입되는 복수의 결합홀이 형성되어 연결관과 연통되는 한쌍의 저장부를 준비하는 준비단계, 설치홀에 복수 개의 연결관을 각각 삽입하는 연결관 설치단계, 연결관의 양단 또는 결합홀에 금속 분말을 포함하는 페이스트를 도포한 후, 결합홀에 연결관의 양단을 각각 삽입하며 한쌍의 저장부를 고정자의 양단에 안착시키는 가조립단계, 가조립된 상태의 고정자, 연결관, 한쌍의 저장부를 설정온도에서 열처리하여 브레이징 용접하는 열처리단계를 포함하는 모터 냉각장치의 조립방법이 제공될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 고정자에서 티스와 코일이 권선되는 인슐레이터 사이에 냉각수가 유동하는 저장부가 배치되고, 고정자의 티스 내부에 냉각수가 유동하는 연결관이 배치됨에 따라 고정자와 코일을 직접적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고정자와 코일을 직접적으로 냉각함에 따라 냉각 효율이 증대되며, 이에 따라 모터의 고토크를 유지할 수 있고, 모터의 구동 시간을 증대시키며 모터 내의 부품을 보다 작은 내열성을 갖는 재질로 변경할 수 있어서 부품 가격을 절감하는 효과가 있다.

또한, 종래의 워터재킷을 삭제할 수 있어 전체적인 부피를 줄일 수 있으며, 내전형 또는 외전형 모터 모두에 적용 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 모터 냉각장치가 설치된 외전형 모터의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 모터 냉각장치의 고정자의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 모터 냉각장치의 사시도,
도 4는 도 2의 고정자에 도 3의 모터 냉각장치가 조립된 상태의 사시도,
도 5는 도 1의 단면도,
도 6은 도 5의 A부분 확대도,
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 모터 냉각장치에서 티스에 설치된 분배부를 보여주는 단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 모터 냉각장치가 설치된 내전형 모터의 사시도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 모터 냉각장치의 사시도,
도 10은 도 8의 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 모터 냉각장치가 설치된 외전형 모터의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 모터 냉각장치의 고정자의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 모터 냉각장치의 사시도이며, 도 4는 도 2의 고정자에 도 3의 모터 냉각장치가 조립된 상태의 사시도이고, 도 5는 도 1의 단면도이며, 도 6은 도 5의 A부분 확대도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 모터 냉각장치에서 티스에 설치된 분배부를 보여주는 단면도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 모터 냉각장치가 설치된 내전형 모터의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 모터 냉각장치의 사시도이며, 도 10은 도 8의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 모터 냉각장치(200)는 고정자(120)와 회전자(110)로 구성되고, 고정자(120)는 중공 형상으로 형성되어 내측 또는 외측에 원주 방향의 등간격으로 이격되는 복수의 티스(122)가 구비된 코어(121)로 구성되며, 복수의 티스(122)에 코일(128)이 권선된 복수의 인슐레이터(126)가 결합된 모터(100), 일측에 냉각수를 공급하는 공급관(230)이 연결되며 타측에 공급관(230)과 펌프(250)를 매개로 연결되는 배출관(240)이 연결되고, 티스(122)의 길이방향으로 관통하여 티스(122)를 냉각하는 복수의 연결관(210)을 포함한다.

모터는 회전자(110)가 고정자(120)의 외부에 위치하는 외전형 타입과 회전자(1110)가 고정자(1120)의 내부에 위치하는 내전형 타입으로 분류되고, 본 발명의 모터 냉각장치(200)는 외전형 타입의 모터(100)와 내전형 타입의 모터(1100)에 모두 적용될 수 있는 발명이다.

먼저, 외전형 타입의 모터(100)에 적용된 본 발명의 일실시예에 의한 모터 냉각장치(200)에 대해 설명하면, 고정자(120)의 내부를 관통하여 고정자(120)의 열을 냉각시키는 연결관(210)과, 고정자(120)와 코일(128)이 권선된 인슐레이터(126) 사이로 삽입되어 코일(128)의 열을 냉각시키는 한 쌍의 저장부(220)로 구성된다.

도 1 내지 도 7에 도시된 모터(100)는 고정자(120)와 회전자(110)로 구성되며, 회전자(110)가 고정자(120)의 외측에 배치되는 외전형 모터(100)이다.

회전자(110)는 중공 형태로 형성되며, 내측에 고정자(120)와 마주보는 복수개의 마그네트를 구비하여, 고정자(120)에 대해 회전 가능하게 설치된다.

고정자(120)는 중공 형상 또는 원통 형상으로 형성되는 코어(121)와, 코어(121)에 형성된 복수의 티스(122)에 설치되는 인슐레이터(126)를 포함한다.

코어(121)는 외측에 회전자(110)의 내측과 마주보도록 돌출 형성된 복수의 티스(122)가 구비되고, 복수의 티스(122)는 원주 방향의 등간격으로 이격된다.

인슐레이터(126)는 중공 형태로 형성되어 복수의 티스(122)를 각각 감싸도록 복수 개로 마련되며 외주에 코일(128)이 권선되고, 고정자(120)와 코일(128) 사이를 절연하기 위해 마련된다.

연결관(210)은 길이방향으로 긴 파이프형태로 형성되어 티스(122)를 길이방향으로 관통하여 복수의 티스(122)의 내부에 각각 설치되며, 내부에 냉각수가 흘러 고정자(120)를 냉각한다.

고정자(120)의 티스(122)는 길이방향으로 관통 형성되는 설치홀(123)이 마련되어, 설치홀(123)에 연결관(210)이 삽입되어 설치된다.

이러한 연결관(210)은 일측이 연결관(210) 내부로 냉각수를 공급해주는 공급관(230)과 연결되며 타측이 연결관(210) 내부에서 외부로 냉각수를 배출하는 배출관(240)과 연결된다.

그리고 공급관(230)과 배출관(240)은 펌프(250)와 연결되며 펌프(250)에 의해 냉각수가 순환된다.

또한, 공급관(230)과 펌프(250) 사이, 배출관(240)과 펌프(250) 사이에는 고무호스 또는 파이프로 마련되는 연결호스(260)가 연결된다.

저장부(220)는 내부에 냉각수가 채워지는 공간이 형성되어 한 쌍으로 마련되고 각각 연결관(210)과 공급관(230) 사이, 배출관(240)과 연결관(210) 사이에 배치된다.

공급관(230)과 연결되는 저장부(220)는 고정자(120)의 일단부에 안착되며 공급관(230)을 통해 유입된 냉각수로 내부가 채워지며 냉각수를 각각의 연결관(210)으로 배출한다.

배출관(240)과 연결되는 저장부(220)는 연결관(210)을 통해 유입된 냉각수로 내부가 채워지며 냉각수를 배출관(240)으로 배출한다.

이러한 한쌍의 저장부(220)는 고정자(120)의 단면과 대응되는 단면으로 형성되며, 중앙부(221)와 분배부(226)로 구성된다.

중앙부(221)는 코어(121)의 양단부에 안착되도록 코어(121)와 대응되는 중공 형상 또는 원통 형상으로 형성되고, 코어(121)의 양단부와 마주보는 면의 반대측 면에 공급관(230) 또는 배출관(240)이 삽입되어 고정되는 삽입홀(222)이 형성된다.

공급관(230) 또는 배출관(240)은 중앙부(221)의 삽입홀(222)에 삽입되어 브레이징 또는 용접을 통해 고정되거나, 오링을 매개로 삽입되어 고정될 수 있으며 이에 한정하는 것은 아니다.

분배부(226)는 복수의 티스(122)에 안착되도록 중앙부(221)의 외측의 다수 곳에서 돌출 형성되어 복수의 티스(122)와 인슐레이터(126) 사이로 삽입되며, 내측 공간이 중앙부(221)의 내측 공간과 연통된다.

복수의 분배부(226)는 각각 복수의 티스(122)에 안착되며 코일(128), 인슐레이터(126), 고정자(120)를 냉각한다.

한편, 모터 냉각장치(200)가 조립되기 전의 고정자(120)의 사시도가 도시된 도 2를 참고하면, 각각의 티스(122)는 설치홀(123)을 복수개 구비할 수 있으며, 고정자(120)의 반경방향으로 소정 간격 이격되게 복수개 구비하여 고정자(120)를 보다 효율적으로 냉각시키며, 한쌍의 저장부(220) 사이의 냉각수 유동량을 증가시켜 고정자(120)의 냉각 효율을 증대시킨다.

또한, 각각의 티스(122)에 삽입된 복수의 연결관(210)은 서로 다른 직경으로 형성되되, 중앙부(221)와 인접할수록 작은 직경으로 형성된다.

즉, 복수의 연결관(210) 중 반경방향 외측에 배치되는 연결관(210)의 직경이 반경방향 내측에 배치되는 연결관(210)의 직경 보다 크게 형성된다.

저장부(220)는 중앙부(221)의 공급관(230)으로부터 냉각수가 유입되고, 중앙부(221)에서 분배부(226)로 냉각수가 분배된 후, 분배부(226)에서 연결관(210)으로 분배된다.

이때, 분배부(226)는 중앙부(221)에서 멀수록 수압이 낮아지게 되어 냉각수의 유동량이 작아지기 때문에, 중앙부(221)에서 먼 위치일수록 큰 직경의 연결관(210)을 배치함에 따라 복수의 연결관(210)에 흐르는 냉각수의 유동량이 동일해지고 각 부위의 냉각 효과도 동일해지며 냉각성능의 편차를 감소시킨다.

도 5의 확대도를 참고하여 설명하면, 하나의 티스(122)에 3개의 연결관(210)이 배치된 경우, 중앙부(221)와 가장 인접하게 배치된 연결관(210)은 수압이 가장 높아서 연결관(210)의 직경(D1)이 가장 작은 직경으로 형성된다.

그리고, 중앙부(221)와 가장 인접하게 배치된 연결관(210)에서 고정자(120)의 반경방향 외측으로 인접한 연결관(210)은 수압이 보다 낮아져서 연결관(210)의 직경(D2)이 보다 큰 직경으로 형성된다.

또한, 중앙부(221)와 가장 멀리 배치된 연결관(210)은 수압이 가장 낮아서 연결관(210)의 직경(D3)이 가장 큰 직경으로 형성됨에 따라 각 연결관(210)에 동일한 냉각수가 유동한다.

또한, 티스(122)에 형성된 설치홀(123)도 각각의 연결관(210)의 직경과 대응되는 직경으로 형성되어, 중앙부(221)에서 멀리 위치할수록 보다 큰 직경으로 형성된다.

또한, 분배부(226)는 티스(122)와 마주보는 면에 복수의 연결관(210)이 삽입되어 고정되는 복수의 결합홀(228)이 형성되어 고정자(120)와 저장부(220)가 임시로 체결될 수 있으며, 연결관(210)과 결합홀(228) 사이가 브레이징 또는 용접을 통해 고정되거나, 오링을 매개로 삽입되어 고정될 수 있다.

특히 본 발명은 고정자(120)의 복수의 설치홀(123)에 복수의 연결관(210)을 삽입한 후, 연결관(210)과 저장부(220)의 결합홀(228)에 금속 분말을 포함하는 페이스트를 도포한 상태로 연결관(210)을 저장부(220)의 결합홀(228)에 삽입시켜 고정자(120)의 양단에 한쌍의 저장부(220)를 안착시킨 후, 설정온도에서 열처리하여 브레이징 용접함에 따라 고정자(120)에 연결관(210)과 한쌍의 저장부(220)를 조립한다.

이때, 연결관(210)을 한쌍의 저장부(220)의 결합홀(228)에 삽입시킨 상태를 유지할 수 있도록 연결관(210)에는 양단에서 연장 형성되는 연장부(211)가 마련된다.

도 6의 (a)를 참고하면, 연결관(210)의 단부가 결합홀(228)에 삽입되고 연장부(211)가 저장부(220)의 내측으로 돌출되어 있어서 고정자(120)의 단부에 안착된 저장부(220)가 안정적으로 위치되며, 위치가 고정되고 연결관(210)이 결합홀(228)에서 이탈되는 것을 방지한다.

이때, 금속 분말을 포함하는 페이스트는 풀과 같은 점착성을 가진 물질이라서 연결관(210)의 단부와 연장부(211)의 외측 및 결합홀(228)의 내측에 도포된 후 도포된 위치에 점착된다.

따라서, 연결관(210)과 결합홀(228) 사이에 페이스트의 위치가 유지된 상태로 고정자(120), 연결관(210), 한쌍의 저장부(220)를 설정온도에서 열처리하여 브레이징 용접할 수 있게 된다.

또한, 도 6의(b)와 같이, 티스(122)의 단부에 설치홀(123)에서 단차지며 직경이 확장되어 마련된 공간이 구비되고, 저장부(220)의 결합홀(228)의 둘레를 따라 티스(122) 측으로 돌출 형성된 결합부(229)가 티스(122)의 단부에 직경이 확장되며 마련된 공간에 삽입되어 고정자(120)의 단부에 안착된 저장부(220)가 안정적으로 위치된다.

또한, 결합부(229)의 내측에 둘레를 따라 함몰 형성되는 요홈(229a)이 마련되고, 요홈(229a)에 금속 분말(201)이 충전되어 금속 분말(201)의 위치를 결합부(229)와 연결관(210) 사이에 고정시킬 수 있게 된다.

이에 따라 설정온도에서 열처리시 결합부(229)와 연결관(210)이 틈새 없이 안정적으로 브레이징 용접된다.

또한, 도 6의 (c)와 같이, 결합부(229)의 요홈(229a)에 오링(202)이 삽입되고, 연결관(210)이 결합부(229)의 내측으로 오링(202)을 압축시키면서 삽입됨에 따라 저장부(220)에 연결관(210)을 결합 고정시킬 수도 있다.

이 경우, 오링(202)의 복원력에 의해 오링(202)이 결합부(229)와 연결관(210)에 각각 밀착되며 실링될 수 있고, 설정온도에서 열처리하는 추가 조립과정이 생략될 수 있어 조립 비용이 절감된다.

특히 복수의 분배부(226)는 코일(128)을 보다 효율적으로 냉각시키기 위해, 코일(128)이 권선되는 인슐레이터(126)와 곡면 접촉되도록 마련된다.

도 7을 참고하여 설명하면, 분배부(226)는 인슐레이터(126)와 마주보는 면에 인슐레이터(126) 측으로 볼록하게 형성된 곡면부(227)를 구비하고, 인슐레이터(126)는 곡면부(227)를 감싸도록 형성된 벤딩부(127)를 구비한다.

이러한 곡면부(227)의 외측과 벤딩부(127)의 내측은 서로 마주보도록 배치되며, 곡면 접촉되어 평면 접촉에 비해 접촉면적을 확보할 수 있어서 보다 높은 냉각성능을 제공한다.

또한, 인슐레이터(126)는 벤딩부(127)가 형성됨에 따라 외측에 권선되는 코일(128)이 보다 안정적으로 권선될 수 있어 코일(128)에 변형으로 인한 피로를 저감시킬 수 있게 된다.

즉, 인슐레이터(126)가 사각으로 각진 중공 형태로 마련되는 경우, 코일(128)이 인슐레이터(126)의 외측을 감싸며 사각으로 각지게 꺽이는 변형으로 인해 코일(128)의 피로도가 높아지게 되는 반면, 인슐레이터(126)에 벤딩부(127)가 마련됨에 따라 코일(128)이 벤딩부(127)를 따라 부드럽게 벤딩되면서 코일(128)에 가해지는 피로도를 저감시키게 된다.

상기 실시예에서 본 발명은 회전자(110)가 고정자(120)의 외측에 위치하는 외전형 모터(100)에 적용되는 모터 냉각장치(200)에 대하여 설명하였으나, 이와는 달리 본 발명의 모터 냉각장치(200)는 회전자(1110)가 고정자(1120)의 내측에 위치하는 내전형의 모터(1100)에도 동일하게 적용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 일실시예에 따른 본 발명의 모터 냉각장치(200)에서는 회전자(110)가 고정자(120)의 외측에 배치되고, 고정자(120)에서 티스(122)가 코어(121)의 외측에 구비되며, 한쌍의 저장부(220)에서 분배부(226)가 중앙부(221)의 외측에 구비되고, 티스(122)에서 고정자(120)의 외측으로 갈수록 큰 직경의 연결관(210)이 삽입된다.

그리고 도 8 내지 도 10에 도시된 다른 실시예에 따른 본 발명의 모터 냉각장치(1200)에서는 회전자(1110)가 고정자(1120)의 내측에 배치되고, 고정자(1120)에서 티스(1122)가 코어(1121)의 내측에 구비되며, 한쌍의 저장부(1220)에서 분배부(1226)가 중앙부(1221)의 내측에 구비되고, 티스(1122)에서 고정자(1120)의 내측으로 갈수록 큰 직경의 연결관(1210)이 삽입된다.

그 외의 구성은 동일한 특징을 가지고 있어, 그 설명은 생략한다.

아래에서는 도 8 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 모터 냉각장치(1200)가 내전형의 모터(1100)에 적용되는 다른 실시예에 대해 설명한다.

내전형 타입의 모터(1100)는 회전자(1110)가 고정자(1120)의 내측에 배치된다.

회전자(1110)는 중공 형태로 형성되어 내측에 회전축이 삽입될 수 있으며, 외측에 고정자(1120)와 마주보는 복수개의 마그네트를 구비하여, 고정자(1120)에 대해 회전가능하게 설치된다.

고정자(1120)는 중공 형상으로 형성되는 코어(1121)와, 코어(1121)에 형성된 복수의 티스(1122)에 설치되는 인슐레이터(1126)를 포함한다.

코어(1121)는 내측에 회전자(1110)의 외측과 마주보도록 돌출 형성된 복수의 티스(1122)가 구비되고, 복수의 티스(1122)는 원주 방향의 등간격으로 이격된다.

인슐레이터(1126)는 중공 형태로 형성되어 복수의 티스(1122)를 각각 감싸도록 복수 개로 마련되며 외주에 코일(1128)이 권선된다.

연결관(1210)은 고정자(1120)의 티스(1122) 마다 복수개 형성된 설치홀(123)에 각각 삽입되며 양단에 한쌍의 저장부(1220)가 결합된다.

한쌍의 저장부(1220)는 고정자(1120)의 단면과 대응되는 단면으로 형성되며, 중앙부(1221)와 분배부(1226)로 구성된다.

중앙부(1221)는 코어(1121)의 양단부에 안착되도록 코어(1121)와 대응되는 중공 형상으로 형성되고, 분배부(1226)는 복수의 티스(1122)에 안착되도록 중앙부(1221)의 내측의 다수 곳에서 돌출 형성되어 복수의 티스(1122)와 인슐레이터(1126) 사이로 삽입된다.

중앙부(1221)와 분배부(1226)는 내측 공간이 연통되도록 일체 형성되고, 중앙부(1221)에는 공급관(1230) 또는 배출관(1240)이 삽입되는 삽입홀(222)이 형성되고, 분배부(1226)에는 연결관(1210)이 삽입되는 복수의 결합홀(228)이 형성된다.

또한, 각각의 티스(1122)에는 복수의 연결관(1210)이 관통하여 삽입되는데, 중앙부(1221)에서 먼 위치일수록 큰 직경의 연결관(1210)이 삽입되도록, 복수의 연결관(1210) 중 반경방향 내측에 배치되는 연결관(1210)의 직경이 반경방향 외측에 배치되는 연결관(1210)의 직경 보다 크게 형성된다.

이에 따라 중앙부(1221)에서 먼 위치일수록 수압이 낮아질 수 있으나, 보다 큰 직경의 연결관(1210)이 삽입되어 각 연결관(1210)을 유동하는 냉각수의 양이 동일하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 냉각장치(200)의 조립방법은 복수의 티스(122)에 길이방향으로 길게 형성된 복수의 설치홀(123)이 각각 형성된 고정자(120)와, 복수 개의 연결관(210), 연결관(210)의 양단이 삽입되는 복수의 결합홀(228)이 형성되어 연결관(210)과 연통되는 한쌍의 저장부(220)를 준비하는 준비단계, 설치홀(123)에 복수 개의 연결관(210)을 각각 삽입하는 연결관 설치단계, 연결관(210)의 양단 또는 결합홀(228)에 금속 분말을 포함하는 페이스트를 도포한 후, 결합홀(228)에 연결관(210)의 양단을 각각 삽입하며 한쌍의 저장부(220)를 고정자(120)의 양단에 안착시키는 가조립단계, 가조립된 상태의 고정자(120), 연결관(210), 한쌍의 저장부(220)를 설정온도에서 열처리하여 브레이징 용접하는 열처리단계를 포함한다.

준비단계에서는 고정자(120), 복수의 연결관(210), 한쌍의 저장부(220)를 준비한다.

고정자(120)는 복수의 티스(122) 마다 길이방향으로 길게 형성된 복수의 설치홀(123)이 각각 형성되고, 한쌍의 저장부(220)는 연결관(210)의 양단이 삽입되는 복수의 결합홀(228)이 형성되어 연결관(210)과 연통된다.

그 다음 연결관(210) 설치단계에서는 복수의 설치홀(123)에 각각 복수 개의 연결관(210)을 삽입한다.

그 다음 가조립단계에서는 한쌍의 저장부(220)의 결합홀(228)에 연결관(210)의 양단을 각각 삽입하여 한쌍의 저장부(220)를 고정자(120)의 양단에 안착시킨다.

이때, 연결관(210)의 양단 또는 결합홀(228)에 금속 분말을 포함하는 페이스트를 도포하여 결합홀(228)에 연결관(210)의 양단을 삽입시킨다.

이렇게 가조립된 상태의 고정자(120), 연결관(210), 한쌍의 저장부(220)는 별도 지그를 통해 양측에서 눌러 가조립 상태를 유지한다.

그 다음 열처리단계에서는 별도의 지그로 지지하여 가조립된 상태의 고정자(120), 연결관(210), 한쌍의 저장부(220)를 설정온도에서 열처리하며, 열처리로 인해 연결관(210)과 한쌍의 저장부(220)가 브레이징 용접되고, 이에 따라 고정자(120)와 모터 냉각장치(200)가 조립된다.

또한, 아래에서는 모터 냉각장치(200)에 따른 냉각 순서에 대해 설명한다.

냉각수는 냉각수 공급관(230)을 통해 공급관(230)과 연결되는 저장부(220)에 공급된다.

저장부(220)에 공급된 냉각수는 중앙부(221)와 분배부(226)로 분배되며, 중앙부(221)의 냉각수는 코어(121)의 양단을 냉각시키며 분배부(226)의 냉각수는 열전달을 통해 코일(128), 인슐레이터(126)를 냉각시킨다.

그리고 분배부(226)의 냉각수는 연결관(210)으로 유입되어 고정자(120)를 냉각시키면서 연결관(210)을 유동하여 배출관(240)과 연결되는 저장부(220)에 공급된다.

저장부(220)로 공급된 냉각수는 중앙부(221) 측의 배출관(240)을 통해 방출되고, 외부의 펌프(250)를 통해 순환한다.

이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 의하면 고정자에서 티스와 코일이 권선되는 인슐레이터 사이에 냉각수가 유동하는 저장부가 배치되고, 고정자의 티스 내부에 냉각수가 유동하는 연결관이 배치됨에 따라 고정자와 코일을 직접적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 고정자와 코일을 직접적으로 냉각함에 따라 냉각 효율이 증대되며, 이에 따라 모터의 고토크를 유지할 수 있고, 모터의 구동 시간을 증대시키며 모터 내의 부품을 보다 작은 내열성을 갖는 재질로 변경할 수 있어서 부품 가격을 절감하는 효과가 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 모터 110: 회전자
120: 고정자 121: 코어
122: 티스 123: 설치홀
126: 인슐레이터 127: 벤딩부
128: 코일 200: 모터 냉각장치
210: 연결관 220: 저장부
221: 중앙부 222: 삽입홀
226: 분배부 227: 곡면부
228: 결합홀 230: 공급관
240: 배출관 250: 펌프
260: 연결호스

Claims

고정자와 회전자로 구성되고, 상기 고정자는 중공 형상으로 형성되어 내측 또는 외측에 원주 방향의 등간격으로 이격되는 복수의 티스가 구비된 코어로 구성되며, 상기 복수의 티스에 코일이 권선된 복수의 인슐레이터가 결합된 모터;
일측에 냉각수를 공급하는 공급관이 연결되며 타측에 상기 공급관과 펌프를 매개로 연결되는 배출관이 연결되고, 상기 티스의 길이방향으로 관통하여 상기 티스를 냉각하는 복수의 연결관; 및
상기 연결관의 양단부에 구비되어 상기 복수의 연결관과 연통되며 상기 공급관 또는 배출관과 연통되는 한쌍의 저장부;를 포함하고,
상기 한쌍의 저장부는, 상기 코어의 양단부에 안착되도록 중공 형상으로 형성되고 상기 공급관 또는 배출관이 연결되는 중앙부와, 상기 복수의 티스에 안착되도록 상기 중앙부의 내측 또는 외측에서 돌출 형성되어 상기 복수의 티스와 상기 인슐레이터 사이로 삽입되며 복수 개로 구비되는 분배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 냉각장치.
제 1 항에 있어서,
각각의 상기 티스는 상기 고정자의 반경방향으로 소정 간격 이격되어 상기 연결관이 삽입되는 설치홀을 복수개 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 냉각장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 분배부는 상기 복수의 티스와 마주보는 면에 상기 복수의 연결관이 각각 삽입되는 복수의 결합홀이 형성된 것을 특징으로 하는 모터 냉각장치.
제 1 항에 있어서,
상기 분배부는 상기 인슐레이터와 마주보는 면에 상기 인슐레이터 측으로 볼록하게 형성된 곡면부를 구비하고,
상기 인슐레이터는 상기 곡면부를 감싸도록 형성된 벤딩부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 냉각장치.
제 1 항에 있어서,
각각의 상기 티스에 삽입된 상기 복수의 연결관은 서로 다른 직경으로 형성되되, 상기 중앙부와 인접할수록 작은 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 냉각장치.
복수의 티스에 길이방향으로 길게 형성된 복수의 설치홀이 각각 형성된 고정자와, 복수 개의 연결관, 상기 연결관의 양단이 삽입되는 복수의 결합홀이 형성되어 상기 연결관과 연통되는 한쌍의 저장부를 준비하는 준비단계;
상기 설치홀에 복수 개의 연결관을 각각 삽입하는 연결관 설치단계;
상기 연결관의 양단 또는 상기 결합홀에 금속 분말을 포함하는 페이스트를 도포한 후, 상기 결합홀에 상기 연결관의 양단을 각각 삽입하며 한쌍의 저장부를 상기 고정자의 양단에 안착시키는 가조립단계; 및
가조립된 상태의 상기 고정자, 연결관, 한쌍의 저장부를 설정온도에서 열처리하여 브레이징 용접하는 열처리단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 냉각장치의 조립방법.