KR102468960B1 - 모터의 방열구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정자와 밀착결합된 베어링을 통해 하우징으로의 열 전도량을 높여줌은 물론 하우징의 회전에 의한 대류를 통해 효과적으로 열을 방열시켜 주도록 하는 모터의 방열구조에 관한 것이다.
본 발명은 코일(15)이 권취되고 중앙부에 샤프트(20)가 결합된 고정자(10)와 이 고정자(10)의 외부에서 회전하도록 내주면에 영구자석(35)이 배열된 회전자(30)로 구성된 아우터 로터형 모터의 방열구조에 있어서, 상기 샤프트(20)는 상기 고정자(10)의 중앙부에 형성된 고정홀(11)의 내주면 일측에 결합되고, 상기 고정홀(11)의 내주면 타측에는 고정홀(11)의 내부로 인입되어 외주면이 고정홀(11)의 내주면에 밀착되게 결합되는 베어링(40)이 설치되며, 상기 회전자(30)의 일측벽 중앙부에는 상기 샤프트(20)에 관통되게 관통홀(31)이 형성되고, 회전자(30)의 타측벽 중앙부에는 상기 베어링(40)의 내부로 인입되도록 일정길이로 돌출되고 외주면이 베어링(40)의 내주면에 밀착되게 열전도부(32)가 형성되며, 상기 회전자(30)의 타측벽 표면에는 상기 베어링(40)과 마주보는 위치에 설정된 간격으로 복수개의 방열구멍(50)이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 방열구조{HEAT RADIATING STRUCTURE OF MOTOR}
본 발명은 고정자와 밀착결합된 베어링을 통해 하우징으로의 열 전도량을 높여줌은 물론 하우징의 회전에 의한 대류를 통해 효과적으로 열을 방열시켜 주도록 하는 모터의 방열구조에 관한 것이다.
일반적으로, 다양한 모터의 기동 방식중, 유도 기전력에 의해 동기되는 유도 전동 모터는, 스테이터부에 발생하는 회전 자계와 로터부에 생기는 유도자계와의 상호 작용으로 회전력이 발생하는 교류 모터의 일종으로서 회전 자계형에 속한다.
이는 단상 뿐만 아니라 3상 유도 모터, 3상 권선형 유도 모터 등으로 다양하게 설계가 가능하며 교류 모터 중에서도 가장 사용하기 쉬운 모터의 하나로서 일반 가정의 전기 제품에 많이 사용되고 있다.
유도 전동 모터는 전원에 접속된 1차 권선의 전자 유도로 2차 권선에 전류가 유도되고, 2차 권선에 유도된 전류와 회전 자계의 상호 작용으로 회전력을 얻어내는 것으로, 스테이터와 로터의 상대 위치에 따라 이너 로터형과 아우터 로터형으로 구분된다.
이너 로터형 모터는 로터가 스테이터의 내부을 통해 회전함에 따라 로터의 반경이 제한되며, 이로 인해 동일 체적에서 생산되는 토크가 적은 단점과 함께 내부 공간의 활용성이 저하되는데, 이러한 단점을 보완하기 위하여 최근에는 로터가 스테이터의 외측에 구비되어 동일 체적에서 토크를 증대시키고, 스테이터의 내부 공간을 다른 용도로 활용할 수 있는 아우터 로터형 모터가 개시되었다.
아우터 로터형 모터는 스테이터(철심, 코어, 베이스 등으로 구성)의 바깥쪽에 로터(구동축, 마그네트, 로터 케이스 등으로 구성)가 구비되어 로터가 스테이터 주위를 회전되는 구조로 구성되어 있다.
상기 아우터 로터형 모터는 각종 전기자전거, 전기킥보드와 같은 레저스포츠용품에 많이 사용되고 있다.
그러나 종래의 아우터 로터형 모터는 스테이터 즉, 고정자가 케이스구조로 된 회전자의 내부에 수용된 상태로 구비되어 있고, 특히 고정자에 결합된 샤프트에 회전자가 선접촉된 상태로 구비되어 있음으로써, 고정자로부터 회전자로의 열전도량이 매우 적어 고정자로부터 발생된 열을 효과적으로 방열시키지 못하였다.
한편, 최근에는 방열을 위해 회전자를 이루는 로터케이스에 방열구멍을 형성하여 로터케이스가 회전하는 중에 공기대류를 통해 방열하도록 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 공기대류를 통한 방열효과가 있기는 하나 기본적으로 고정자에서 로터케이스로 전달되는 열이 매우 적고 로터케이스에 의해 감싸여져 있기 때문에 방열구멍을 형성해 놓았다고 하더라도 기대할만한 효과를 발휘하지는 못하였다.
공개특허공보 제10-2006-0031272호(2006.04.12., 아우터 로터형 모터용 회전자의 방열장치)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 샤프트에 간섭되지 않는 위치에 고정자와 밀착결합되게 베어링을 구비함은 물론 이 베어링의 내주면에 하우징의 중앙축이 밀착되도록 구비함으로써 고정자로부터 발생된 열을 베어링을 통해 하우징으로 효과적으로 전달시켜 줌은 물론 하우징의 회전에 의한 대류를 통해 방열시켜 줄 수 있는 모터의 방열구조를 제공함에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은, 코일(15)이 권취되고 중앙부에 샤프트(20)가 결합된 고정자(10)와 이 고정자(10)의 외부에서 회전하도록 내주면에 영구자석(35)이 배열된 회전자(30)로 구성된 아우터 로터형 모터의 방열구조에 있어서, 상기 샤프트(20)는 상기 고정자(10)의 중앙부에 형성된 고정홀(11)의 내주면 일측에 결합되고, 상기 고정홀(11)의 내주면 타측에는 고정홀(11)의 내부로 인입되어 외주면이 고정홀(11)의 내주면에 밀착되게 결합되는 베어링(40)이 설치되며, 상기 회전자(30)의 일측벽 중앙부에는 상기 샤프트(20)에 관통되게 관통홀(31)이 형성되고, 회전자(30)의 타측벽 중앙부에는 상기 베어링(40)의 내부로 인입되도록 일정길이로 돌출되고 외주면이 베어링(40)의 내주면에 밀착되게 열전도부(32)가 형성되며, 상기 회전자(30)의 타측벽 표면에는 상기 베어링(40)과 마주보는 위치에 설정된 간격으로 복수개의 방열구멍(50)이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 방열구멍(50)은 회전자(30)의 회전방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 것이 바람직하다.
이때, 상기 방열구멍(50)은 회전자(30)의 타측벽 외면에서 내면으로 갈수록 경사지게 관통되어 형성될 수 있다.
상기의 구성으로 이루어진 본 발명의 모터의 방열구조에 따르면, 고정자와 면접촉된 베어링에 하우징의 중앙축이 면접촉된 채로 구비되어 열을 전달받음으로써 열전도율이 대폭 증가되어 방열효율을 대폭 증가시켜 줄 수 있게 되며, 베어링과 마주보는 하우징의 해당면에 형성된 방열구멍을 통한 공기대류를 통해 방열효과를 더욱 높여줄 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조를 구비한 모터의 사시도,
도 2는 도 1의 배면사시도,
도 3은 도 1의 분리사시도,
도 4는 도 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조를 구비한 모터의 단면도,
도 5는 도 4의 분리도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 방열구멍이 하우징의 외면에서 내면으로 갈수록 경사지게 관통된 상태도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터의 방열구조를 상세히 설명하기로 한다.
모터의 방열구조의 설명에 앞서, 모터는 고정자(10)와 이 고정자(10)의 외부에서 회전되는 회전자(30)로 구성된 공지의 아우터 로터용 모터 구조로 이루어져 있다.
구체적인 일실시예로서, 상기 고정자(10)는 중앙부에 샤프트(20)가 끼워져 결합되는 고정홀(11)이 형성되어 있고, 가장자리에 복수개의 슬롯(12)이 형성되어 그 슬롯(21)에 코일(15)이 권취되어 있다.
상기 코일(15)은 독립적으로 권취되어 전원공급선에 대해 각각 병렬로 결선되어 개별적으로 구비되거나 일정 개수씩 묶어 병렬로 결선시켜 놓을 수 있다. 물론 병렬로 결선되지 않고 서로 연결되게 직렬로 결선될 수도 있다.
상기 회전자(30)는 고정자(10)를 수용하도록 내부가 비어있는 중공체로 형성되어 있으며, 이 중공체는 고정자(10)를 내부로 수용시켜 주도록 일측이 개구된 하우징(30a)과, 이 하우징(30a)의 개구된 일측을 폐쇄시켜 주기 위해 하우징에 볼트 등의 결합수단으로 결합되는 캡(30b)으로 구성된다.
회전자(30)의 내주면 더욱 구체적으로는 하우징(30a)의 내주면에 영구자석(35)이 배열되어 있다.
이와 같이 구성된 아우터 로터형 모터의 방열구조에 대해 설명한다.
본 발명에서 모터의 효과적인 방열을 위해 샤프트가 고정되는 고정자의 중앙부에 형성된 고정홀(11)에 베어링(40)이 구비된다.
즉, 상기 고정홀(11)의 내주면 일측에 상기 샤프트(20)가 끼워져 결합되어 있고, 상기 고정홀(11)의 내주면 타측에 상기 베어링(40)이 설치되는 것이다.
상기 베어링(40)은 고정홀(11)의 내부로 인입된 상태에서 외주면이 고정홀(11)의 내주면과 밀착되게 결합되어 진다.
그리고 상기 회전자(30)의 일측벽 중앙부에는 상기 샤프트(20)에 관통되게 관통홀(31)이 형성되어 있다. 더욱 구체적으로는 회전자를 구성하는 상기 캡(30b)의 중앙부에 관통홀(31)이 형성되는 것이다.
상기 회전자(30)의 타측벽 중앙부(더 구체적으로는 하우징(30a)의 측벽 중앙부)에는 상기 베어링(40)의 내부로 인입되도록 일정길이로 열전도부(32)가 돌출되게 형성된다.
상기 열전도부(32)는 외주면이 베어링(40)의 내주면에 밀착되게 구비되며, 베어링을 매개로 고정자의 열을 전달받게 되는 것이다.
종래의 아우터 로터형 모터는 회전자의 중앙에 관통홀이 형성되고 이 관통홀을 통해 고정자에 결합되는 샤프트가 통과되는 구조임에 따라 회전자와 샤프트간의 접촉이 선접촉으로 이루어져 접촉면적이 매우 적음에 따라 고정자로부터 발생된 열이 회전자로 전달되지 못하였으나, 본 발명은 고정자(10)의 내주면에 베어링(40)의 외주면이 밀착결합되고 베어링(40)의 내주면에 열전도부(32)가 밀착되게 끼워짐으로써 고정자의 열을 베어링과 열전도부를 통해 회전자로 효과적으로 전달시켜 줄 수 있게 되는 것이다.
상기 회전자(30)는 베어링(40)을 사이에 두고 고정자(10)로부터 일정 거리 이격된 상태로 고정자(10)를 감싸도록 구비되어 있는 구조임에 따라 회전자의 회전시에는 베어링(40)에 의해 소음없이 원활하게 회전되어 지는 것이며, 원활한 회전과 함께 베어링을 통해 고정자의 열을 전달받게 되는 것이다.
따라서, 고정자의 열을 회전자로 효과적으로 전달시켜 주어 이 회전자를 통해 방열시켜 줄 수 있게 되는 것이며, 나아가 후술되는 방열구멍(50)가 구비되어 있어 공기대류를 통해 방열효율을 더 높여줄 수 있게 되는 것이다.
상기 방열구멍(50)은 상기 회전자(30)의 타측벽 표면에 형성되는 것이며, 상기 베어링(40)과 마주보는 위치에 설정된 간격으로 복수개 형성되어 있으며, 개수나 크기는 모터의 크기에 따라 다양하게 형성할 수 있다.
첨부 도면에서는 상기 방열구멍(50)을 장홀로 형성하였으며, 열전도부를 중심으로 방사상으로 복수개 형성하였다.
이때, 상기 방열구멍(50)은 회전자(30)의 회전방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 것이 바람직하다.
이는 회전자(30)가 회전하는 회전력에 의해 공기가 방열구멍을 통해 더욱 효과적으로 통과되면서 베어링이 구비된 회전자의 내부공간으로 유입될 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 방열구멍(50)은 회전자(30)의 타측벽 외면에서 내면으로 갈수록 경사지게 관통되도록 형성될 수 있다. 따라서 회전자(30)의 측벽 두께에 의한 간섭으로 공기가 원활하게 유입되지 못하는 것을 해소시켜 줄 수 있어 방열효율을 더 높여줄 수 있게 된다.
한편, 첨부된 도면에서는 상기 샤프트(20)가 캡(30b)가 구비된 회전자의 일측벽 방향으로만 돌출되게 구비하였으나, 첨부된 도면에서와 같이 상기 열전도부(32)의 중앙부에 홀을 형성시켜 주어 이 홀을 통해 회전자의 양쪽으로 샤프트가 돌출되게 구성할 수도 있음은 당연하다.
10: 고정자 11: 고정홀
12: 슬롯 15: 코일
20: 샤프트 30: 회전자
30a: 하우징 30b: 캡
31: 관통홀 32: 열전도부
35: 영구자석 40: 베어링
50: 방열구멍

Claims (3)

  1. 코일(15)이 권취되고 중앙부에 샤프트(20)가 결합된 고정자(10)와 이 고정자(10)의 외부에서 회전하도록 내주면에 영구자석(35)이 배열된 회전자(30)로 구성된 아우터 로터형 모터의 방열구조에 있어서,
    상기 샤프트(20)는 상기 고정자(10)의 중앙부에 형성된 고정홀(11)의 내주면 일측에 결합되고, 상기 고정홀(11)의 내주면 타측에는 고정홀(11)의 내부로 인입되어 외주면이 고정홀(11)의 내주면에 밀착되게 결합되는 베어링(40)이 설치되며,
    상기 회전자(30)의 일측벽 중앙부에는 상기 샤프트(20)에 관통되게 관통홀(31)이 형성되고, 회전자(30)의 타측벽 중앙부에는 상기 베어링(40)의 내부로 인입되도록 일정길이로 돌출되고 외주면이 베어링(40)의 내주면에 밀착되게 열전도부(32)가 형성되며,
    상기 회전자(30)의 타측벽 표면에는 상기 베어링(40)과 마주보는 위치에 설정된 간격으로 복수개의 방열구멍(50)이 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 방열구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열구멍(50)은 회전자(30)의 회전방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 방열구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열구멍(50)은 회전자(30)의 타측벽 외면에서 내면으로 갈수록 경사지게 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 방열구조.
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