KR102442949B1 - 모터용 케이스 및 이를 포함하는 전기모터 - Google Patents

Abstract

모터용 케이스가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 케이스는 고정자 및 회전자를 내부에 수용하기 위한 것으로서, 상기 케이스는, 그라파이트 기재; 금속재질로 이루어지고, 상기 그라파이트 기재에 매립되는 보강지지체; 및 다른 부품과의 체결을 위하여 상기 그라파이트 기재에 형성되는 적어도 하나의 체결공;을 포함하고, 상기 그라파이트 기재는, 매트릭스 및 상기 매트릭스 상에 분산되고 그라파이트의 표면에 나노금속입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하며, 상기 그라파이트 기재 및 보강지지체는 인서트몰딩을 통하여 일체로 형성되되, 상기 체결공은 상기 보강지지체의 직상부에 위치하도록 형성될 수 있다.

Description

모터용 케이스 및 이를 포함하는 전기모터{Case for electric motor and electric motor including the same}

본 발명은 모터용 케이스 및 이를 포함하는 전기모터에 관한 것이다.

일반적으로 전기모터는 자석이 결합된 회전자와 코일이 권선된 고정자가 구비되어 고정자의 코일에 인가된 전류에 의해 발생되는 자속과 회전자의 전자기유도에 의해 회전자가 회전함에 따라 발생되는 동력을 이용하는 장치이다.

이러한 전기모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 과정에서 철의 히스테리시스, 와전류, 기계적인 마찰 등에 의해서 발생되는 에너지의 손실에 의해 열이 발생하게 된다.

이러한 열손실은 모터의 기능을 저하시키는 원인이 되므로 모터에서 발생되는 열을 방출시킬 필요가 있다.

이를 위해, 대형 모터의 경우 냉각유를 사용하고 있으나, 소형모터의 경우에는 공간상의 문제로 냉각유를 사용하기 불가능하였다. 또한, 냉각유는 소정기간이 경과하면 소진되어 재충진해야 하는 번거로움이 있고 냉각유만으로는 냉각효율이 충분하지 못하였다.

한편, 전기모터의 케이스는 알루미늄과 같은 금속이나 플라스틱 등을 소재로 하여 케이스를 제작하고 상기 케이스의 내부에 발전을 위한 고정자 및 회전자를 배치한 후 커버를 케이스에 결합하는 구조가 통상적이다.

이에 따라, 상기 케이스를 알루미늄과 같은 금속재질을 사용하는 경우 전자파 차폐 효과를 나타내기 어려워 기기 내에 별도의 전자파 차폐부재를 포함시켜야 하므로 기기의 소형화 또는 박형화가 어려운 단점이 있으며, 금속재질의 특성상 무게가 무거운 단점이 있다.

또한, 케이스를 플라스틱으로 구성하는 경우에는 매우 가볍고 취급이 용이한 장점이 있으나 플라스틱 자체에 방열효과가 없으므로 냉각유와 같은 방열을 위한 별도의 냉각수단이 필요하며, 냉각유를 통한 방열 역시 충분한 방열이 이루어지지 못하는 문제와 더불어 취성이 강해 외부충격에 의한 파손으로 보호케이스로의 제 기능을 수행하지 못하는 문제가 있다.

KR 10-2011-0101517 A

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하는 그라파이트 기재를 사출성형하여 케이스를 형성함으로써 가볍고 생산단가가 낮으며 방열성이 우수하고 전자파 차폐 효과를 갖는 모터용 케이스 및 이를 포함하는 전기모터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하는 그라파이트 기재의 내부에 보강지지체를 매립하여 인서트몰딩을 통해 케이스를 제작함으로써 취성에 의한 파손문제를 개선할 수 있는 모터용 케이스 및 이를 포함하는 전기모터를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 고정자 및 회전자를 내부에 수용하기 위한 모터용 케이스에 있어서, 상기 케이스는, 그라파이트 기재; 금속재질로 이루어지고, 상기 그라파이트 기재에 매립되는 보강지지체; 및 다른 부품과의 체결을 위하여 상기 그라파이트 기재에 형성되는 적어도 하나의 체결공;을 포함하고, 상기 그라파이트 기재는, 매트릭스 및 상기 매트릭스 상에 분산되고 그라파이트의 표면에 나노금속입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하며, 상기 그라파이트 기재 및 보강지지체는 인서트몰딩을 통하여 일체로 형성되되, 상기 체결공은 상기 보강지지체의 직상부에 위치하도록 형성되는 모터용 케이스를 제공한다.

또한, 상기 나노금속입자는 결정화된 나노입자일 수 있다.

또한, 상기 그라파이트-나노금속 복합체는 나노금속 입자 상에 코팅된 폴리도파민층을 더 포함할 수 있으며, 상기 폴리도파민층의 두께는 5~1000nm일 수 있다.

또한, 상기 그라파이트-나노금속 복합체는 상기 그라파이트 기재 내에 50~80 중량%로 포함될 수 있다.

또한, 상기 케이스는 외부면에 형성되는 보호코팅층을 포함하고, 상기 보호코팅층은 고분자 수지를 포함하는 보호코팅층 형성 조성물로 이루어져 상기 그라파이트 기재를 보호함과 아울러 내환경성 및 절연성을 가질 수 있다.

이때, 상기 고분자 수지는 에폭시계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리스티렌계, 폴리염화비닐계, 나일론계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 페놀계, 폴리에스테르계, 폴리이미드계, 폴리우레탄계로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 수지를 포함할 수 있다.

또한, 상기 보호코팅층 형성 조성물은 외부로의 열확산을 향상시키기 위하여 에폭시 수지 및 카본계 필러를 포함할 수 있다. 이때, 상기 카본계 필러는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 그라핀, 그라핀 옥사이드, 그라핀 나노 플레이트, 그라파이트, 카본블랙 및 탄소-금속 복합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

삭제

또한, 상기 보강지지체는 마그네슘 또는 알루미늄 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 고정자 및 회전자를 내부에 수용하기 위한 모터용 케이스에 있어서, 상기 케이스는, 그라파이트 기재; 및 금속재질로 이루어지고, 상기 그라파이트 기재에 매립되는 보강지지체;를 포함하고, 상기 그라파이트 기재는, 매트릭스 및 상기 매트릭스 상에 분산되고 그라파이트의 표면에 나노금속입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하며, 상기 그라파이트 기재 및 보강지지체는 인서트몰딩을 통하여 일체로 형성되며, 상기 보강지지체는 테두리부재와 상기 테두리부재에 양단이 연결되는 연결부재를 포함하되, 상기 연결부재는 격자 형상, 허니컴 형상, 직선형, 곡선형 및 이들이 상호 조합된 형상 중 어느 하나의 형상을 갖도록 형성되는 모터용 케이스를 제공한다.

삭제

삭제

한편, 본 발명은 코어에 권선된 코일을 포함하는 적어도 하나의 고정자; 상기 고정자의 내측에 배치되는 회전자; 상기 고정자 및 회전자를 수용하기 위한 수용공간을 갖는 상술한 케이스; 및 상기 케이스의 개방된 단부와 결합되는 단부캡;을 포함하는 전기모터를 제공한다.

삭제

본 발명에 의하면, 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하는 그라파이트 기재를 이용하여 케이스를 사출을 통해 제작함으로써 가볍고 생산단가가 낮으며 방열성이 우수하고 전자파 차폐 효과를 얻을 수 있다.

또한, 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하는 그라파이트 기재의 내부에 보강지지체를 매립하여 인서트몰딩을 통해 케이스를 제작함으로써 취성에 의한 파손문제를 개선하고 다른 부품과의 체결성을 높일 수 있다.

더욱이, 본 발명은 그라파이트 기재의 외부면에 보호코팅층이 형성됨으로써 내구성, 내환경성 및 방열성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모터용 케이스가 적용된 모터를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 모터용 케이스를 구성하는 그라파이트 기재 및 보강지지체의 배치관계를 나타낸 도면으로서, 도 1의 모터용 케이스 일부를 나타낸 부분절개도,
도 3은 본 발명에 따른 모터용 케이스의 세부구성을 나타낸 단면도로서 도 2의 A-A방향 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 모터용 케이스에 적용되는 보강지지체의 다양한 형상을 나타낸 예시도, 그리고,
도 5는 본 발명에 따른 모터용 케이스의 다양한 형상을 나타낸 예시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.

도 1을 참고하면 전기모터(1)는 고정자(10), 회전자(20), 케이스(100,200,300) 및 단부캡(30) 등을 포함한다.

상기 회전자(20)는 일정길이를 갖는 회전축(22)의 둘레에 적어도 하나의 영구자석(24)이 배치되며 상기 케이스(100,200,300)의 내부에 회전가능하게 배치된다.

또한, 상기 고정자(10)는 코어 및 상기 코어에 권선된 코일(12)을 포함하는 단위 고정자가 복수 개로 구비되어 상기 회전자(20)의 둘레를 감싸도록 배치되는 것으로, 전원인가시 상기 코일(12)을 통해 자속을 발생시킴으로써 유도기전력에 의해 상기 회전자(20)를 회전시킨다. 이러한 고정자(10)는 상기 케이스(100,200,300)의 내부에 고정결합된다.

상기 케이스(100,200,300)는 내부에 상기 고정자(10) 및 회전자(20)가 내부에 수용될 수 있도록 소정의 공간을 갖는 중공형으로 구비된다. 이러한 케이스(100,200,300)는 상부 및 하부 중 적어도 일측이 개방되도록 형성되어 상기 공간에 고정자(10) 및 회전자(20) 등이 배치될 수 있도록 한다. 그리고, 상기 케이스(100,200,300)의 개방된 단부는 단부캡(30)을 통하여 밀폐된다.

이에 따라, 고정자(10)의 코일에 전원이 인가되면 인가된 전원에 의해 발생되는 자속과 회전자의 전자기유도에 의해 회전자가 회전함에 따라 발생되는 동력을 이용할 수 있게 된다.

이러한 고정자(10), 회전자(20) 및 단부캡(30)은 전기모터를 구성하는 통상의 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 더불어, 상기 케이스(100,200,300)의 내부에는 상기 고정자(10) 및 회전자(20)와 더불어 모터의 작동 및 성능 개선을 위한 감속기나 각종 센서 및 회로기판 등이 추가로 배치될 수 있음은 자명하다.

이때, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 상술한 전기모터(1)에 적용되는 것으로, 내부에 배치되는 고정자(10) 및 회전자(20)를 수용하여 외부환경으로부터 보호함과 아울러, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 과정에서 에너지의 손실에 의해 발생되는 열을 외부로 방출하는 방열기능을 동시에 수행한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 모터의 작동시 발생되는 열을 외부로 방출하여 모터의 기능을 높이기 위한 별도의 냉각수단이나 방열수단이 불필요하게 되므로 전기모터의 구성을 단순화시킬 수 있게 된다.

특히, 상기 전기모터가 트랙션 모터와 같이 소형의 모터인 경우 방열을 위한 별도의 냉각수단이나 방열수단이 불필요하므로 모터의 성능을 높이면서도 소형화할 수 있게 된다.

이를 위해, 상기 모터용 케이스(100,200,300)는 그라파이트 기재(110)로 이루어지며, 상기 그라파이트 기재(110)는 매트릭스(111) 및 상기 매트릭스(111) 상에 분산되고 그라파이트의 표면에 나노금속 입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체(112)를 포함하는 기재형성 조성물을 사출성형함으로써 형성된다.

즉, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 케이스의 재료가 되는 그라파이트 기재(110) 자체에 방열성이 좋은 그라파이트가 포함됨으로써 모터의 동작시 발생되는 열을 방출하기 위한 별도의 방열구조가 불필요하므로 심플한 디자인으로 구현이 가능하며, 전체적인 형상이 심플한 디자인으로 형성되므로 사출성형을 통해 제작이 가능하게 된다.

일례로, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 도 1에 도시된 바와 같이 상,하부가 개방된 중공형으로 이루어지고 한 쌍의 단부캡(30)이 상,하부에 결합되는 형태일 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 하부가 밀폐되고 상부가 개방된 형태로 구비되어 개방된 상부가 단부캡(30)을 통해 결합되는 형태일 수도 있다.

그러나 상기 케이스(100,200,300)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 케이스(100,200,300)의 내부에 수용되는 고정자(10), 회전자(20) 및 각종부품들의 배치에 따라 공지의 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 사출성형이 가능한 형상이라면 전기모터에 일반적으로 사용되는 공지의 다양한 형상으로 구현될 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 상기 그라파이트 기재(110)를 형성하기 위한 매트릭스(111)는 고분자 수지일 수 있다. 상기 고분자 수지는 열경화성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지 및 폴리이미드계 수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 셀롤로오스계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 매트릭스(111)와 함께 그라파이트 기재(110)를 형성하는 상기 그라파이트-나노금속 복합체(112)가 그라파이트의 표면에 나노금속 입자가 결합된 복합체인 경우 구체적인 결합방법, 그라파이트와 나노금속입자의 함량, 나노금속입자의 종류에 관계 없이 선택되어 사용될 수 있다.

다만, 바람직하게는 상기 나노금속 입자는 전자파 차폐 효과를 나타낼 수 있도록 도전성 금속일 수 있다. 일례로, 상기 나노금속 입자는 Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

한편, 상기 그라파이트 기재(110)에 포함되는 그라파이트-나노금속 복합체(112)는 다양한 방법으로 제조될 수 있다.

일례로써, 그라파이트 및 나노금속 입자를 혼합하여 그라파이트-나노금속 입자 혼합물을 제조한다. 이때, 나노 금속입자와 판상흑연의 혼합비율은 사용되는 목적에 따라 임의로 설정할 수 있지만, 본 발명에서 나노금속 입자는 판상흑연 표면에서 고밀도로 존재하므로, 바람직하게는 전체 중량 대비 20~50 wt%로 함유되도록 혼합할 수 있다.

그런 다음, 상기 그라파이트-나노금속 입자 혼합물에 플라즈마를 가하여 상기 나노금속 입자를 기화시킨다. 이후, 기화된 상기 나노금속 입자에 ??칭(quenching) 가스를 주입하여 기화된 상기 나노금속 입자를 응축 또는 급냉시킨다. 이에 따라, 기화된 상기 나노금속 입자의 성장이 억제되고, 상기 그라파이트 표면 상에 상기 나노금속 입자가 결정화되어 그라파이트-나노금속 입자 복합체(112)가 형성된다.

상기 그라파이트-나노금속 입자 복합체에서 상기 나노금속 입자는 상기 그라파이트에 대하여 20 ~ 50 wt%포함될 수 있고, 평균 입자 입경이 10 ~ 200nm인 결정 형태로 그라파이트 표면에 결합될 수 있다. 또한, 상기 그라파이트-나노금속 입자 복합체의 단면에 대하여 30 ~ 70면적%의 표면적 범위를 가질 수 있다.

한편, 상기 그라파이트-나노금속 입자 복합체(112)는 상기 나노금속 입자상에 폴리도파민층을 포함할 수 있다. 이러한 폴리도파민층은 상기 그라파이트-나노금속 입자 복합체(112)를 도파민 수용액에 디핑(dipping)하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 도파민 수용액으로 염기성 도파민 수용액을 사용하게 되면 산화 조건하에서 도파민이 자발적으로 반응함으로써 상기 그라파이트-나노금속 입자 복합체(112)의 나노금속 입자 상에 고분자화되어 폴리도파민층이 형성된다. 따라서, 별도의 소성 과정이 필요하지 않으며, 산화제의 첨가를 특별히 제한하는 것은 아니나, 산화제의 첨가 없이 공기 중의 산소 기체를 산화제로 이용할 수 있다.

여기서, 상기 폴리도파민층의 두께는 디핑 시간에 의해 결정된다. 이에 따라, pH 8 ~ 14 염기성의 트리스 완충용액에 도파민 농도가 0.1 ~ 5 mg/mL 되도록 도파민을 용해시켜 제조한 도파민 수용액을 이용하는 경우, 5 ~ 100nm 두께로 폴리도파민층을 형성하기 위해서는 약 0.5 ~ 24시간 동안 나노금속-판상흑연을 디핑하는 것이 바람직하다.

한편, 그라파이트를 단순히 도파민 수용액에 디핑한다 하더라도 상기 그라파이트의 표면에 도파민 코팅층이 형성되지 않으나, 그라파이트 표면에 나노금속 입자가 결합된 경우에는 상기 나노금속 입자에 의해 도파민 코팅층이 형성된다.

이에 따라, 본 발명에서 그라파이트 기재(110)를 구성하는 상기 그라파이트-나노금속 입자 복합체(112)는 그라파이트의 표면에 나노금속 입자가 결합된 상태이므로 상기 나노금속 입자에 의해 폴리도파민층이 형성된다.

이러한 폴리도파민층은 상술한 매트릭스 형성성분 및 그라파이트-나노금속 복합체 간의 계면 특성을 향상시킴으로써 소량의 매트릭스 형성성분을 포함하더라도 시트 형태의 그라파이트 기재(110)의 형성이 가능하게 된다.

이에 따라, 상기 그라파이트 기재(110) 내에 상기 그라파이트-나노금속 복합체(112)의 함량을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 그라파이트-나노금속 복합체(112)에 폴리도파민층이 코팅될 경우 유기용매 내에서 분산성이 향상됨으로써 상기 기재형성조성물이 유기용매를 포함할 경우 상기 기재 형성조성물 내에 상기 그라파이트-나노금속 복합체가 균일하게 분산될 수 있게 된다.

한편, 상기 기재형성 조성물은 그 밖에도 레벨링제, pH 조절제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제, 등의 각종 첨가제의 1종 또는 2종 이상이 첨가될 수도 있다. 상기 기재된 각종 첨가제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.

또한, 상기 폴리도파민층의 형성성분은 용제를 더 포함할 수 있다. 선택되는 접착성분에 따라 이에 맞는 용제를 선택할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하는 것은 아니며, 상기 용매로는 각 성분의 적절한 용해를 가능케 하는 임의의 용매를 사용할 수 있고, 예를 들어, 물 등의 수계 용매, 알코올계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 기재형성 조성물은 사출성형하여 그라파이트 기재(110)로 제조될 수 있다. 즉, 사출성형을 통해 그라파이트 기재(110)를 제조할 경우 심플한 형태의 제조가 가능하므로 다른 별도의 추가 공정없이 심플한 형태의 케이스(100,200,300)를 제작할 수 있게 된다.

더불어, 상기 그라파이트-나노금속 복합체(112)를 구성하는 나노금속 입자상에 폴리도파민층이 형성될 경우 상기 그라파이트 기재(110) 내에는 상기 그라파이트-나노금속 복합체(112)가 50 ~ 80 중량%로 포함될 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 그라파이트-나노금속 복합체(112)가 50 ~ 80 중량%로 포함된 그라파이트 기재(110)를 재료로 사용함으로써 우수한 방열성을 구현할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 외부면에 고분자 수지를 포함하는 보호코팅층 형성 조성물로 이루어지는 보호코팅층(120)을 포함할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 보호코팅층(120)이 상기 그라파이트 기재(110)의 표면에 소정의 두께로 도포됨으로써 상기 그라파이트 기재(110)를 외부환경으로부터 보호함과 더불어 상기 보호코팅층 형성 조성물에 포함된 성분을 통하여 절연성이나 내진성 등과 같은 부가적인 성능을 구현할 수 있게 된다.

이때, 상기 보호코팅층(120)의 두께는 0.1 ~ 1000 ㎛일 수 있다. 이는, 상기 보호코팅층의 두께가 0.1㎛ 미만일 경우 상기 그라파이트 기재(110) 내에 포함된 그라파이트-나노금속 복합체(112)가 이탈될 확률이 높아지고, 상기 보호코팅층(120)의 두께가 1000㎛을 초과할 경우 박형화가 어려운 단점이 있기 때문이다.

상기 보호코팅층 형성조성물은 당업계에 공지된 코팅층 형성성분이 모두 사용될 수 있다.

일례로, 상기 보호코팅층 형성조성물은 고분자 수지를 포함할 수 있고, 상기 고분자 수지는 열경화성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 실리콘 수지, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지 페놀 수지 및 폴리이미드계 수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 셀롤로오스계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

즉, 상기 보호코팅층 형성조성물은 사용 목적에 따라 다양한 고분자 수지가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 보호코팅층(120)을 통해 절연성을 구현하고자 하는 경우에는 실리콘 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지 등이 포함될 수 있고, 내진성을 향상시키고자 하는 경우에는 페놀 수지 또는 에폭시 수지 등이 포함될 수 있으며, 방열성을 높이고자 하는 경우에는 에폭시 수지에 카본계 필러가 포함될 수 있다.

다만, 상기 보호코팅층(120)에 방열성을 부가하기 위하여 카본계 필러가 포함되는 경우 상기 그라파이트 기재(110)와 카본계필러 및 보호코팅층 형성성분 간에 매우 우수한 접착성능 발현 및 카본계 필러와의 상용성 개선에 따른 방열성능 향상을 동시에 달성할 수 있도록 상기 보호코팅층 형성성분은 에폭시 수지를 포함할 수 있고, 에폭시 수지를 경화시키기 위한 경화제가 보호코팅층 형성성분에 포함될 수 있다. 상기 에폭시 수지는 당업계에 공지된 에폭시 수지를 사용할 수 있어 구체적인 종류에 있어 특별히 한정하지 않으며, 목적에 따라 달리 선택하여 사용할 수 있다.

여기서, 상기 에폭시 수지는 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 선형 지방족형(linear Aliphatic) 에폭시 수지, 지환족형(cyclo Aliphatic) 에폭시 수지, 복소환 함유 에폭시 수지, 치환형 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시수지 및 이들의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 에폭시 수지와 함께 보호코팅층 형성성분에 포함되는 경화제는 선택되는 에폭시 수지의 구체적인 종류에 따라 그 종류를 달리 할 수 있으며, 구체적인 종류는 당업계에 공지된 경화제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 다가 히드록시화합물, 지방족 아민류, 방향족 아민류, 산무수계 및 잠재성 경화제 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 경화제는 에폭시 수지용 경화제 중에서도 상온에서 액상인 가열 경화형 경화제나, 다관능이고 당량적으로 첨가량이 소량일수 있는 디시안디아미드 등의 잠재성 경화제가 사용될 수 있다.

한편, 상기 보호코팅층 형성성분은 상술한 에폭시 수지 및 경화제 이외에 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제는 경화 속도나 경화물의 물성 등을 조정하기 위한 역할을 하며, 선택되는 경화제의 종류에 맞추어 공지된 경화촉진재를 선택하여 사용할 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로써, 아민류, 이미다졸류, 유기 포스핀류, 루이스산 경화촉진재 일 수 있다. 경화촉진재의 사용 일예는 아민계 경화제를 사용할 경우 예를 들면 이미다졸계 경화 촉진제 등의 경화 촉진제를 병용할 수 있고, 이때 아민계 경화제의 첨가량을 에폭시기에 대하여 이론적으로 필요한 당량 이하로 하는 것이 바람직하나, 본 발명이 이러한 사용일예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 보호코팅층 형성성분은 그 밖에도 레벨링제, pH 조절제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제 등과 같은 각종 첨가제가 1종 이상이 첨가될 수도 있다. 상기 기재된 각종 첨가제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.

더불어, 상기 보호코팅층 형성성분은 용제를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 용제는 선택되는 접착성분에 따라 이에 맞는 용제를 선택할 수 있으며, 상기 용매로는 각 성분의 적절한 용해를 가능케 하는 임의의 용매를 사용할 수 있고, 예를 들어, 물 등의 수계 용매, 알코올계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

한편, 상기 보호코팅층(120)에 방열성을 부가시켜 상기 그라파이트 기재(110)로부터 방열된 열을 상기 보호코팅층(120)을 통해 원활하게 방출하기 위하여 보호코팅층 형성성분에 카본계 필러가 포함되는 경우 상기 카본계 필러는 그 재질에 있어 카본을 포함하는 경우에는 제한 없이 사용할 수 있고, 당업계에 공지된 카본계 물질을 사용할 수 있다.

여기서, 상기 카본계 필러의 경우 그라파이트 기재와 동일하게 카본을 포함하므로 상기 그라파이트 기재 및 상기 보호코팅층의 계면특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 카본계 필러의 형상, 크기는 제한이 없으며, 구조에 있어서도 다공질이거나 비다공질일 수 있고, 목적에 따라 달리 선택할 수 있다. 다만, 바람직하게는 우수한 방열성능을 발현하기 위해 상기 카본계 필러는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 그라핀, 그라핀 옥사이드, 그라핀 나노 플레이트, 그라파이트, 카본블랙 및 탄소-금속 복합체로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 더 바람직하게는 카본블랙을 카본계 필러의 주재로 포함할 수 있다.

또한, 상기 보호코팅층(120)은 보호코팅층 형성 조성물에 물성증진성분이 포함될 수 있다.

상기 물성증진성분은 보호코팅층 형성 조성물이 상기 그라파이트 기재(110)에 코팅되는 경우 더욱 향상된 방열성과 뛰어난 접착성을 발현시켜 내구성을 향상시키기 위한 것이다.

이러한 물성증진성분은 상술한 보호코팅층 형성성분 중 에폭시 수지, 카본계 필러 중 카본블랙과 함께 사용될 경우 목적한 물성의 상승작용을 일으켜 현저한 내구성과 방열성을 발현함에 따라 종래의 그라파이트 기재 표면을 개질 또는 코팅시키는 어떠한 방법도 달성하지 못한 물성개선을 가능케 하고, 형상이 매우 단순하여 표면적이 작은 그라파이트 기재나 그 재질에 있어서 금속이 아닌 비금속이나 플라스틱과 같은 유기화합물에 의한 성형품에서도 향상된 방열성과 접착성을 발현시킬 수 있다.

일례로써, 상기 물성증진성분은 실란계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 실란계 화합물은 당업계에서 실란커플링제로 관용되는 화합물의 경우 제한없이 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적 예로써, 아미노 실란 커플링제, 에폭시 실란 커플링제, 우레이도 실란 커플링제, 이소시아네이트 실란 커플링제, 비닐 실란 커플링제, 아크릴 실란 커플링제, 케티민 실란 커플링제 등을 들 수 있고, 이들 실란 커플링제를 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 또한 상기 실란계 화합물은 티탄 커플링제, 알루미늄 커플링제 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 물성증진성분은 실란계화합물에 분산제를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 분산제는 당업계에서 공지된 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 다만, 상기 분산제는 폴리에스테르계 분산제, 폴리페닐렌에테르계 분산제, 폴리올레핀계 분산제, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 분산제, 폴리아릴레이트계 분산제, 폴리아미드계 분산제, 폴리아미드이미드계 분산제, 폴리아릴설폰계 분산제, 폴리에테르이미드계 분산제, 폴리에테르설폰계 분산제, 폴리페닐렌 설피드계 분산제, 폴리이미드계 분산제; 폴리에테르케톤계분산제, 폴리벤족사졸계 분산제, 폴리옥사디아졸계 분산제, 폴리벤조티아졸계 분산제, 폴리벤즈이미다졸계 분산제, 폴리피리딘계 분산제, 폴리트리아졸계 분산제, 폴리피롤리딘계 분산제, 폴리디벤조퓨란계 분산제, 폴리설폰계 분산제, 폴리우레아계 분산제, 폴리우레탄계 분산제, 또는 폴리포스파젠계 분산제 등이 사용될 수 있으며, 이들 중 어느 하나가 단독으로 사용되거나 이들 중에 선택된 2종 이상의 혼합물 또는 공중합체가 사용될 수도 있다.

또한, 상기 물성증진성분은 분산안정제를 더 포함할 수 있으며, 상기 분산안정제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있어 본 발명에서 그 구체적 종류를 한정하지 않으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 습윤제 또는 젖음성 향상제 등을 사용할 수 있다.

즉, 본 발명에서 상기 보호코팅층(120)은 상기 그라파이트 기재(110)의 표면에 상기 보호코팅층 형성 조성물을 피코팅면에 부가될 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 블레이드(blade) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 캐스팅(casting), 프린팅 방법, 트랜스퍼(transfer) 방법, 브러싱, 딥핑(dipping) 또는 스프레잉(spraying) 등의 방법으로 상술한 보호코팅층 형성 조성물을 상기 그라파이트 기재의 표면에 코팅할 수 있다. 이때, 상기 보호코팅층 형성 조성물의 점도는 1 ~ 100,000 cps일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100)는 상기 그라파이트 기재(110)의 강도를 보강할 수 있도록 금속재질로 이루어지는 보강지지체(130)를 포함할 수 있다. 이러한 보강지지체(130)는 인서트몰딩을 통하여 상기 그라파이트 기재(110)의 내부에 매립됨으로써 상기 그라파이트 기재(110)와 일체로 형성된다.

즉, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)의 재료가 되는 그라파이트 기재(110)는 고분자 수지 및 그라파이트-나노금속 복합체(112)로 이루어지기 때문에 재료의 특성상 취성이 강하여 외부 충격에 취약할 수 있다.

이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 상기 그라파이트 기재(110) 내에 강성을 갖는 금속재질의 보강지지체(130)가 매립될 수 있다.

이를 통해, 상기 보강지지체(130)를 통하여 외부 충격에 대한 내성을 증진시키고 강도를 보강함으로써 상기 그라파이트 기재(110)가 취성에 의해 쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 보강지지체(130)는 외부 충격에 대한 강도를 보강함과 더불어 전자파 차폐 효과를 높일 수 있도록 Al, Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 금속재질로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 재료비용을 고려할 때 Al 또는 Mg 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 다양한 금속재질로 이루어질 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 상기 보강지지체(130)는 서로 간격을 두고 이격배치되는 복수 개의 와이어, bar 타입, 소정의 넓이를 갖는 판상 등의 형태일 수 있으며, 이들이 서로 평행하도록 배열될 수도 있고 교차하도록 배열될 수도 있다.

더불어, 상기 보강지지체(130)는 밀폐된 프레임 형상의 테두리부재(131)와 상기 테두리부재(131)에 양단이 연결되는 연결부재(132)를 포함하도록 구성될 수도 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 보강지지체(130)는 대략 사각형상의 테두리부재(131)의 내측에 복수 개의 연결부재(132)가 격자구조 또는 허니컴 구조로 배열될 수도 있고(도 4의 (a) 및 도 4의 (b) 참조), 상기 테두리부재(131)의 내측에 복수 개의 연결부재(132)가 서로 평행하게 이격배치될 수도 있으며(도 4의 (c) 참조), 한 변이 곡면으로 형성된 대략 마름모 형상의 연결부재(132)가 상호 연결된 형태로 이루어질 수도 있다(도 4의 (d) 참조).

그러나, 상기 보강지지체(130)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 연결부재(132)가 격자 형상, 허니컴 형상, 직선형, 곡선형, 원형, 다각형 및 이들이 상호 조합된 형상 중 어느 하나의 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 테두리부재(131) 없이 상기 연결부재(132)로만 구성될 수도 있음을 밝혀둔다.

더불어, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100)가 곡면을 포함하는 경우 상기 테두리부재(131) 및 연결부재(132) 역시 상기 케이스(100)의 곡면과 대응되는 곡선의 형태로 구비될 수 있다.

또한, 상기 보강지지체(130)는 모터용 케이스(100,200,300)를 구성하는 그라파이트 기재(110)의 내부에 전체적으로 배치될 수도 있고 부분적으로 배치될 수도 있으며, 하나의 통체로 구비될 수도 있고 복수 개가 서로 인접하도록 배치되거나 간격을 두고 이격배치될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100)는 다른 부품, 일례로 단부캡(30)과의 체결성을 높이기 위하여 적어도 하나의 체결공(140)이 다양한 위치에 구비될 수 있다.

이와 같은 체결공(140)은 후가공을 통하여 상기 그라파이트 기재(110)의 일면으로부터 일정깊이 함몰형성되거나 관통형성될 수 있다.

이를 통해, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100)는 소정의 형상으로 구현된 후 다른 부품과의 견고한 체결이 필요하거나 상기 케이스(100)의 내부에 배치되는 고정자(10) 및 회전자(20)의 외부노출을 방지하기 위하여 단부캡(30)과의 조립이 필요한 경우 나사부재 또는 핀부재와 같은 공지의 체결부재(40)를 상기 체결공(140)에 삽입함으로써 상기 다른 부품이나 단부캡(30)과 견고하게 체결될 수 있게 된다.

이때, 상기 체결공(140)은 상기 그라파이트 기재(110)의 손상을 최소화함과 동시에 체결부재(40)를 통한 체결시 상기 체결부위에 집중되는 하중으로부터 상기 그라파이트 기재(110)가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 상기 보강지지체(130)의 직상부에 위치하도록 형성된다.

즉, 상기 체결공(140)은 상기 그라파이트 기재(110)의 일면 또는 측면으로부터 상기 그라파이트 기재(110)에 매립된 보강지지체(130)를 관통하도록 형성됨으로써 체결시 발생되는 하중이 상기 보강지지체(130)에 의해 지지될 수 있도록 한다.

이에 따라, 상기 체결부재(40)를 통하여 다른 부품과 결합된 상태에서 상기 결합된 상태를 유지하기 위하여 상기 체결부재(40) 측으로 하중이 발생하더라도 상기 하중이 체결부재(40)를 통하여 상기 보강지지체(130) 측으로 전달됨으로써 체결력을 높이고 그라파이트 기재(110) 자체가 하중에 의해 파손되는 것을 방지하게 된다.

더불어, 상기 체결공(140)을 형성하기 위하여 상기 그라파이트 기재(110) 자체에 가공되는 면적을 최소화함으로써 가공시 그라파이트 기재(110) 자체가 파손될 수 있는 위험을 줄일 수 있게 된다.

이를 통해, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100)는 체결부재(40)를 통한 다른 부품과의 조립시 집중되는 하중에 의해 체결부위가 파손될 우려가 높은 종래의 사출물의 한계를 극복할 수 있게 되므로 다양한 형상으로의 조립이 가능하게 된다.

여기서, 상기 체결공(140)은 상기 모터용 케이스(100)의 다양한 위치 및 적절한 개수로 형성될 수 있으며, 상기 보강지지체(130)의 직상부에 위치하되 상기 체결부재의 단부가 상기 보강지지체(130)와 상호 연결되는 형태면 어떠한 형태라도 무방함을 밝혀둔다.

한편, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)는 자동차, 전기자전거 및 스쿠터 등에 사용되는 전기모터에 적용될 수 있다. 이때, 상기 전기모터는 직류모터나 교류모터일 수도 있고, 브러쉬 타입의 전기모터나 BLDC 모터일 수 있다. 더불어, 상기 전기모터는 외전형 모터 및 내전형 모터일 수 있으며, 트랙션 모터일 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따른 모터용 케이스(100,200,300)가 적용되는 모터로서 상술한 종류의 전기모터에 한정하는 것은 아니며 전류가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 기계적인 일로 바꾸는 역할을 수행하는 모든 종류의 모터에 적용이 가능하다. 더불어, 가전제품이나 생산설비에 사용되는 모터 등에도 적용될 수도 있음을 밝혀둔다.

더불어, 상기 모터용 케이스(100,200,300)와 결합되는 단부캡(30) 역시 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하는 그라파이트 기재(110)를 이용하여 사출성형을 통하여 이루어질 수도 있으며, 상기 그라파이트 기재(110) 내에 상술한 보강지지체(130)가 인서트몰딩을 통해 매립될 수도 있음을 밝혀둔다.

삭제

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

삭제

100,200,300 : 모터용 케이스
110 : 그라파이트 기재 111 : 매트릭스
112 : 그라파이트-나노금속 복합체 120 : 보호코팅층
130 : 보강지지체 131 : 테두리부재
132 : 연결부재 140 : 체결공

Claims (14)

1. 고정자 및 회전자를 내부에 수용하기 위한 모터용 케이스에 있어서,
   상기 케이스는,
   그라파이트 기재;
   금속재질로 이루어지고, 상기 그라파이트 기재에 매립되는 보강지지체; 및
   다른 부품과의 체결을 위하여 상기 그라파이트 기재에 형성되는 적어도 하나의 체결공;을 포함하고,
   상기 그라파이트 기재는,
   매트릭스 및 상기 매트릭스 상에 분산되고 그라파이트의 표면에 나노금속입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하며,
   상기 그라파이트 기재 및 보강지지체는 인서트몰딩을 통하여 일체로 형성되되,
   상기 체결공은 상기 보강지지체의 직상부에 위치하도록 형성되는 모터용 케이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 나노금속입자는 결정화된 나노입자인 모터용 케이스.
3. 제1항에 있어서,
   상기 그라파이트-나노금속 복합체는 나노금속 입자상에 코팅된 폴리도파민층을 더 포함하고,
   상기 그라파이트-나노금속 복합체는 상기 그라파이트 기재 내에 50~80 중량%로 포함되는 모터용 케이스.
4. 제1항에 있어서,
   상기 케이스는 외부면에 형성되는 보호코팅층을 포함하고,
   상기 보호코팅층은 고분자 수지를 포함하는 보호코팅층 형성 조성물로 이루어지는 모터용 케이스.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보호코팅층 형성 조성물은 외부로의 열확산을 향상시키기 위하여 에폭시 수지 및 카본계 필러를 포함하는 모터용 케이스.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 보강지지체는 마그네슘 또는 알루미늄 중 어느 하나를 포함하는 모터용 케이스.
8. 고정자 및 회전자를 내부에 수용하기 위한 모터용 케이스에 있어서,
   상기 케이스는,
   그라파이트 기재; 및
   금속재질로 이루어지고, 상기 그라파이트 기재에 매립되는 보강지지체;를 포함하고,
   상기 그라파이트 기재는,
   매트릭스 및 상기 매트릭스 상에 분산되고 그라파이트의 표면에 나노금속입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하며,
   상기 그라파이트 기재 및 보강지지체는 인서트몰딩을 통하여 일체로 형성되며,
   상기 보강지지체는 테두리부재와 상기 테두리부재에 양단이 연결되는 연결부재를 포함하되,
   상기 연결부재는 격자 형상, 허니컴 형상, 직선형, 곡선형 및 이들이 상호 조합된 형상 중 어느 하나의 형상을 갖도록 형성되는 모터용 케이스.
9. 삭제
10. 코어에 권선된 코일을 포함하는 적어도 하나의 고정자;
    상기 고정자의 내측에 배치되는 회전자;
    상기 고정자 및 회전자를 수용하기 위한 수용공간이 형성된 케이스; 및
    상기 케이스의 개방된 단부와 결합되는 단부캡;을 포함하고,
    상기 케이스는 청구항 제1항 내지 제5항, 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 모터용 케이스인 전기모터.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

Images