KR102609596B1 - Axial flux motor with cooling structure using a tesla turbine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터에 관한 것으로, 테슬라 터빈(Tesla Turbine)을 이용해 축방향 자속 모터의 고정자(Stator) 심부까지 냉매를 순환시켜 고정자 철심에 권선되는 권선 코일(Wired Coil)에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an axial magnetic flux motor with a cooling structure using a Tesla turbine. The winding coil is wound on the stator iron core by circulating refrigerant to the core of the stator of the axial magnetic flux motor using a Tesla turbine. This is to efficiently cool the heat generated from the wired coil.
Description
본 발명은 모터 냉각 기술에 관련한 것으로, 특히 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터에 관한 것이다.The present invention relates to motor cooling technology, and particularly to an axial flux motor having a cooling structure using a Tesla turbine.
최근 차량용 및 기타 운송수단용 모터의 출력 밀도 향상을 위한 축방향 자속 모터(Axial flux motor) 개발이 활발하다. 이러한 축방향 자속 모터는 다극에 유리하고 얇은 박형으로 만들기 쉽기 때문에 연속으로 이어서 고출력 밀도를 가진 다중 모터에 적용될 수 있다.Recently, there has been active development of axial flux motors to improve the power density of motors for vehicles and other transportation vehicles. Since these axial flux motors are advantageous for multipole and are easy to make in a thin form, they can be applied in series to multiple motors with high power density.
또한, 축방향 자속 모터는 코일이 평평하기 때문에 헤어핀 권선에 사용되는 각형 구리 스트립을 측면에서 끼우는 방식으로 제작할 수 있어 제조가 간단하면서도 쉬운 장점이 있다.Additionally, since the axial flux motor has a flat coil, it can be manufactured by inserting the square copper strip used in the hairpin winding from the side, which has the advantage of being simple and easy to manufacture.
이와 같은 출력 밀도가 높은 축방향 자속 모터는 코일이 권선되는 고정자(Stator)에서 많은 발열이 발생하기 때문에 냉각 구조가 필수적으로 요구되며, 냉각 구조 설계의 중요성이 날로 증가하고 있는 추세이다.Axial flux motors with such high power density generate a lot of heat in the stator where the coil is wound, so a cooling structure is essential, and the importance of cooling structure design is increasing day by day.
종래의 모터 냉각 구조는 대부분 고정자 외각 하우징(Housing)에 쿨링 자켓(cooling jacket)을 형성하거나, 오일(oil) 펌프 등을 이용하여 고정자 철심이나 권선에 직접적인 오일을 투입하여 냉각하는 방법을 주로 사용하고 있다.Conventional motor cooling structures mostly use methods of cooling by forming a cooling jacket on the outer housing of the stator or by directly injecting oil into the stator core or windings using an oil pump, etc. there is.
특히 고정자를 감싸는 하우징에 쿨링 자켓을 이용하는 방법은 직접 발열하는 열원(Heat source)인 코일 권선에서 고정자 철심에 열을 전달하고, 고정자 철심은 하우징에 열을 전달하여 하우징과 철심 사이에 삽입되는 쿨링 자켓 내부의 냉각 유로를 흐르는 냉매를 통해 냉각한다.In particular, the method of using a cooling jacket on the housing surrounding the stator transfers heat from the coil winding, which is a direct heat source, to the stator core, and the stator core transfers heat to the housing. A cooling jacket is inserted between the housing and the iron core. It is cooled through refrigerant flowing through the internal cooling passage.
대한민국 공개특허 제10-2018-0038781호(2018.04.17)에서 냉각매체를 유동시키는 유동 통로를 모터 하우징의 내부에 형성하고, 유동 통로와 연결되는 냉각매체 유입부 및 배출부를 형성하며, 유동 통로와 연결되는 적어도 하나의 관통 홀을 구비한 구동모터의 냉각유닛을 제안하고 있다.In Korean Patent Publication No. 10-2018-0038781 (2018.04.17), a flow passage for flowing the cooling medium is formed inside the motor housing, a cooling medium inlet and outlet connected to the flow passage are formed, and the flow passage and A cooling unit for a drive motor having at least one through hole for connection is proposed.
본 발명자는 테슬라 터빈(Tesla Turbine)을 이용해 축방향 자속 모터의 고정자(Stator) 심부까지 냉매를 순환시켜 고정자 철심에 권선되는 권선 코일(Wired Coil)에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 기술에 대한 연구를 하였다.The present inventor has developed a technology that can efficiently cool the heat generated from the wired coil wound around the stator iron core by circulating refrigerant to the core of the stator of an axial magnetic flux motor using a Tesla turbine. A study was conducted on
본 발명은 테슬라 터빈(Tesla Turbine)을 이용해 축방향 자속 모터의 고정자(Stator) 심부까지 냉매를 순환시켜 고정자 철심에 권선되는 권선 코일(Wired Coil)에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention is a Tesla turbine that can efficiently cool the heat generated from the wired coil wound around the stator iron core by circulating refrigerant to the core of the stator of an axial magnetic flux motor using a Tesla turbine. The purpose is to provide an axial magnetic flux motor with a cooling structure using .
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터가 회전 중심인 샤프트(Shaft)와; 샤프트에 축설되는 디스크(Disk) 형태의 회전자 철심과, 회전자 철심 상에 특정 간격을 가지도록 배치되는 다수의 영구 자석(Permanent Magnet)들을 구비하는 회전자(Rotor)와; 샤프트에 축설되지 않고 샤프트 외연과 특정 간격을 가지도록 장착되는 디스크(Disk) 형태의 고정자 철심(Stator Core)과, 고정자 철심 상에 특정 간격을 가지도록 배치되는 다수의 권선 코일(Wired Coil)들을 포함하는 고정자(Stator)와; 샤프트에 축설되되, 샤프트 회전에 따라 회전되어 고정자 내부로 냉매를 공급하여 열을 냉각시키는 테슬라 터빈(Tesla Turbine)을 포함한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a shaft whose rotation center is an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine; A rotor including a disk-shaped rotor core mounted on a shaft and a plurality of permanent magnets arranged at specific intervals on the rotor core; It includes a disk-shaped stator core that is not mounted on the shaft but is mounted at a specific distance from the outer edge of the shaft, and a plurality of wired coils arranged at specific intervals on the stator core. A stator that does; It is installed on the shaft and includes a Tesla Turbine that rotates as the shaft rotates and supplies refrigerant to the inside of the stator to cool the heat.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터가 테슬라 터빈 회전에 따라 테슬라 터빈으로부터 샤프트와 수직 방향으로 토출되는 냉매를 고정자 내부를 관통하여 순환시키는 냉각 유로를 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine has a cooling passage that circulates the refrigerant discharged from the Tesla turbine in a direction perpendicular to the shaft as the Tesla turbine rotates through the inside of the stator. Includes more.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 냉각 유로가 방사형으로 다수개 형성될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, a plurality of cooling passages may be formed radially.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터가 테슬라 터빈을 수납하고, 냉각 유로와 연통되되, 고정자 내부를 관통하여 순환하는 냉매가 충진되는 냉매 탱크를 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, an axial magnetic flux motor having a cooling structure using a Tesla turbine houses the Tesla turbine, communicates with the cooling passage, and further includes a refrigerant tank filled with a refrigerant circulating through the inside of the stator. Includes.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 냉매 탱크가 냉각 유로 양단과 연통되는 부분이 깔대기 형상으로 구현되어, 냉각 유로로 유입되는 냉매의 압력을 증가시킬 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the portion where the refrigerant tank communicates with both ends of the cooling passage is implemented in a funnel shape, thereby increasing the pressure of the refrigerant flowing into the cooling passage.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터가 냉매 탱크 내에 충진되는 냉매를 펌핑하는 펌프와; 펌프에 의해 펌핑되는 냉매를 냉각시켜 냉매 탱크 내로 공급하는 열교환기를 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, an axial magnetic flux motor having a cooling structure using a Tesla turbine includes a pump for pumping refrigerant charged in a refrigerant tank; It further includes a heat exchanger that cools the refrigerant pumped by the pump and supplies it into the refrigerant tank.
본 발명은 테슬라 터빈(Tesla Turbine)을 이용해 축방향 자속 모터의 고정자(Stator) 심부까지 냉매를 순환시켜 고정자 철심에 권선되는 권선 코일(Wired Coil)에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있으므로, 모터 성능을 향상할 수 있는 효과가 있다.The present invention uses a Tesla Turbine to circulate refrigerant to the core of the stator of an axial magnetic flux motor, thereby efficiently cooling the heat generated from the wired coil wound around the stator iron core. It has the effect of improving performance.
도 1 은 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 회전자를 예시한 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 고정자를 예시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 테슬라 터빈을 예시한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 냉각 유로가 방사형으로 다수개 형성되는 것을 예시한 도면이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an axial flux motor with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating the rotor of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention.
Figure 3 is a diagram illustrating a stator of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating a Tesla turbine of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention.
Figure 5 is a diagram illustrating that a plurality of cooling passages of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention are formed radially.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce it. Although specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described, they are not intended to limit the various embodiments of the present invention to any particular form.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the embodiments of the present invention, the detailed description will be omitted.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
도 1 은 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터(100)는 샤프트(Shaft)(110)와, 회전자(Rotor)(120)와, 고정자(Stator)(130)와, 테슬라 터빈(Tesla Turbine)(140)을 포함한다.Figure 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an axial flux motor with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention. As shown in FIG. 1, the axial magnetic flux motor 100 with a cooling structure using a Tesla turbine according to this embodiment includes a shaft 110, a rotor 120, and a stator. (Stator) (130) and Tesla Turbine (140).
샤프트(Shaft)(110)는 회전 중심이 되는 회전축 역할을 담당하며, 회전체인 회전자(120)의 중심에 축설되어 모터가 전동기로 동작할 때는 회전자(120)의 회전에 따라 회전되어 외부로 회전력을 제공하고, 모터가 발전기로 동작할 때는 외력에 의해 회전되어 회전자(120)로 회전력을 제공한다.The shaft (110) serves as a rotation axis, which is the center of rotation. It is installed at the center of the rotor (120), which is a rotating body, and rotates according to the rotation of the rotor (120) when the motor operates as an electric motor. It provides rotational force, and when the motor operates as a generator, it is rotated by an external force and provides rotational force to the rotor 120.
회전자(Rotor)(120)는 샤프트(110)에 축설되는 디스크(Disk) 형태의 회전자 철심(121)과, 회전자 철심(121) 상에 특정 간격을 가지도록 배치되는 다수의 영구 자석(Permanent Magnet)(122)들을 구비한다.The rotor 120 includes a disk-shaped rotor core 121 installed on the shaft 110, and a plurality of permanent magnets arranged at specific intervals on the rotor core 121 ( Permanent Magnet (122) are provided.
도 2 는 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 회전자를 예시한 도면이다. 도 2 를 참조해 보면, 디스크(Disk) 형태의 회전자 철심(121) 상에 다수의 영구 자석(Permanent Magnet)(122)들이 특정 간격을 가지도록 배치되어 있음을 볼 수 있다. 도면에서 미설명 부호 123은 샤프트 축설을 위한 축설부이다.Figure 2 is a diagram illustrating the rotor of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention. Referring to FIG. 2, it can be seen that a plurality of permanent magnets 122 are arranged at specific intervals on the disk-shaped rotor core 121. In the drawing, an unexplained reference numeral 123 is an axle for the shaft axle.
고정자(Stator)(130)는 샤프트(110)에 축설되지 않고 샤프트(110) 외연과 특정 간격을 가지도록 장착되는 디스크(Disk) 형태의 고정자 철심(Stator Core)(131)과, 고정자 철심(131) 상에 특정 간격을 가지도록 배치되는 다수의 권선 코일(Wired Coil)(132)들을 포함한다.The stator 130 includes a disk-shaped stator core 131 that is not installed on the shaft 110 but is mounted at a specific distance from the outer edge of the shaft 110, and a stator core 131 ) includes a plurality of wired coils 132 arranged at specific intervals on the surface.
도 3 은 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 고정자를 예시한 도면이다. 도 3 을 참조해 보면, 디스크(Disk) 형태의 고정자 철심(Stator Core)(131) 상에 다수의 권선 코일(Wired Coil)(132)들이 특정 간격을 가지도록 배치되어 있음을 볼 수 있다.Figure 3 is a diagram illustrating a stator of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention. Referring to FIG. 3, it can be seen that a plurality of wired coils 132 are arranged at specific intervals on a disk-shaped stator core 131.
이 때, 도 1 에 도시한 바와 같이, 고정자(Stator)(130)를 복수개 적층하고, 복수개 적층된 고정자(Stator)(130)의 양단에 각각 한쌍의 회전자(120)를 샤프트(110)에 축설하여 축방향 자속 모터(100)를 다중 모터 형태로 구현할 수 있다.At this time, as shown in FIG. 1, a plurality of stators 130 are stacked, and a pair of rotors 120 are attached to the shaft 110 at both ends of the plurality of stators 130. By condensing, the axial flux motor 100 can be implemented in the form of a multi-motor.
테슬라 터빈(Tesla Turbine)(140)은 샤프트(110)에 축설되되, 샤프트(110) 회전에 따라 회전되어 고정자(130) 내부로 냉각수나 냉각 오일 등과 같은 냉매를 공급하여 열을 냉각시킨다.The Tesla Turbine 140 is installed on the shaft 110, and rotates as the shaft 110 rotates to cool the heat by supplying refrigerant such as coolant or cooling oil to the inside of the stator 130.
도 4 는 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 테슬라 터빈을 예시한 도면이다. 도 4 를 참조해 보면, 샤프트(110) 회전에 따라 테슬라 터빈(140)이 회전하면서 특정 간격을 가지고 샤프트에 축설되는 디스크(141)들의 회전 중심 부근에 형성되는 냉매 유입구(142)를 통해 냉매가 유입된다.Figure 4 is a diagram illustrating a Tesla turbine of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention. Referring to FIG. 4, as the Tesla turbine 140 rotates as the shaft 110 rotates, the refrigerant flows through the refrigerant inlet 142 formed near the rotation center of the disks 141 installed on the shaft at specific intervals. comes in.
냉매 유입구(142)를 통해 유입되는 냉매는 특정 간격을 가지고 샤프트에 축설되는 디스크(141)들 사이의 간격을 통해 샤프트(110)와 수직한 방향으로 토출되어 고정자(130) 내부로 공급되면서 고정자 철심(131)에 배치되는 다수의 권선 코일(Wired Coil)(132)들에 의해 발생되는 열을 흡수하여 냉각시킨다.The refrigerant flowing through the refrigerant inlet 142 is discharged in a direction perpendicular to the shaft 110 through the gap between the disks 141 installed on the shaft at specific intervals and supplied into the stator 130, while supplying the stator iron core. Heat generated by the plurality of wired coils 132 disposed at 131 is absorbed and cooled.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 테슬라 터빈(Tesla Turbine)을 이용해 축방향 자속 모터의 고정자(Stator) 심부까지 냉매를 순환시켜 고정자 철심에 권선되는 권선 코일(Wired Coil)에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있으므로, 모터 성능을 향상할 수 있다.By implementing this, the present invention uses a Tesla Turbine to circulate the refrigerant to the core of the stator of the axial magnetic flux motor to efficiently cool the heat generated from the wired coil wound on the stator iron core. Therefore, motor performance can be improved.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터(100)가 냉각 유로(150)를 더 포함할 수 있다. 냉각 유로(150)는 테슬라 터빈(140) 회전에 따라 테슬라 터빈(140)으로부터 샤프트(110)와 수직 방향으로 토출되는 냉매를 고정자(130) 내부를 관통하여 순환시킨다. 이 때, 냉각 유로(150)가 방사형으로 다수개 형성될 수 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the axial magnetic flux motor 100 equipped with a cooling structure using a Tesla turbine may further include a cooling passage 150. The cooling passage 150 circulates the refrigerant discharged from the Tesla turbine 140 in a direction perpendicular to the shaft 110 as the Tesla turbine 140 rotates through the inside of the stator 130. At this time, a plurality of cooling passages 150 may be formed radially.
도 5 는 본 발명에 따른 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터의 냉각 유로가 방사형으로 다수개 형성되는 것을 예시한 도면이다. 도 5 를 참조해 보면, 다수의 냉각 유로(150)가 고정자(130) 내부를 관통하여 방사형으로 배치되어 있음을 볼 수 있다.Figure 5 is a diagram illustrating that a plurality of cooling passages of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine according to the present invention are formed radially. Referring to FIG. 5 , it can be seen that a plurality of cooling passages 150 are arranged radially through the inside of the stator 130.
이와 같이 구현함에 의해, 테슬라 터빈(140) 회전에 따라 테슬라 터빈(140)으로부터 샤프트(110)와 수직 방향으로 토출되는 냉매는 냉각 유로(150)를 통해 고정자(130) 심부까지 유입되면서 순환하고, 이 과정에서 고정자 철심에 권선되는 권선 코일(Wired Coil)에서 발생되는 열을 냉매가 흡수하여 냉각시킨다.By implementing this, the refrigerant discharged from the Tesla turbine 140 in a direction perpendicular to the shaft 110 as the Tesla turbine 140 rotates circulates while flowing into the core of the stator 130 through the cooling passage 150, In this process, the refrigerant absorbs the heat generated from the wired coil wound around the stator iron core and cools it.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터(100)가 냉매 탱크(160)를 더 포함할 수 있다. 냉매 탱크(160)는 테슬라 터빈(140)을 수납하고, 냉각 유로(150)와 연통되되, 고정자(130) 내부를 관통하여 순환하는 냉매가 충진된다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the axial magnetic flux motor 100 equipped with a cooling structure using a Tesla turbine may further include a refrigerant tank 160. The refrigerant tank 160 houses the Tesla turbine 140, communicates with the cooling passage 150, and is filled with refrigerant circulating through the inside of the stator 130.
이 때, 냉매 탱크(160)가 냉각 유로(150) 양단과 연통되는 부분이 깔대기 형상(161)으로 구현되어, 냉각 유로(150)로 유입되는 냉매의 압력을 증가시켜 원활한 냉매 순환이 이루어지도록 구현될 수도 있다.At this time, the part where the refrigerant tank 160 communicates with both ends of the cooling passage 150 is implemented in a funnel shape 161, thereby increasing the pressure of the refrigerant flowing into the cooling passage 150 to ensure smooth circulation of the refrigerant. It could be.
냉매 탱크(160)에 충진된 냉매는 테슬라 터빈(140) 회전에 따라 테슬라 터빈(140)으로부터 샤프트(110)와 수직 방향으로 토출되어 냉각 유로(150)를 통해 고정자(130) 심부까지 유입되면서 순환하고, 이 과정에서 고정자 철심에 권선되는 권선 코일에서 발생되는 열을 냉매가 흡수하여 냉각시킨다.The refrigerant charged in the refrigerant tank 160 is discharged from the Tesla turbine 140 in a direction perpendicular to the shaft 110 as the Tesla turbine 140 rotates and circulates while flowing into the core of the stator 130 through the cooling passage 150. In this process, the refrigerant absorbs the heat generated from the winding coil wound around the stator iron core and cools it.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터(100)가 펌프(170)와, 열교환기(180)를 더 포함할 수 있다. 도 1 에서 미설명 부호 190은 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터 내부 부품을 감싸 보호하는 하우징(Housing)이다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the axial magnetic flux motor 100 equipped with a cooling structure using a Tesla turbine may further include a pump 170 and a heat exchanger 180. In FIG. 1, an unexplained reference numeral 190 denotes a housing that surrounds and protects internal parts of an axial magnetic flux motor equipped with a cooling structure using a Tesla turbine.
펌프(170)는 냉매 탱크(160) 내에 충진되는 냉매를 펌핑한다. 열교환기(180)는 펌프(170)에 의해 펌핑되는 냉매를 냉각시켜 냉매 탱크(160) 내로 공급한다. 고정자 철심에 권선되는 권선 코일에서 발생되어 냉매에 흡수된 열은 열교환기(180)의 열교환 동작에 의해 외부로 방열되어 냉매가 냉각되고, 냉각된 냉매가 냉매 탱크(160) 내로 재유입되어 공급됨으로써 냉매 탱크(160) 내의 냉매가 지속적으로 냉각된다.The pump 170 pumps the refrigerant filled in the refrigerant tank 160. The heat exchanger 180 cools the refrigerant pumped by the pump 170 and supplies it into the refrigerant tank 160. The heat generated by the winding coil wound around the stator iron core and absorbed into the refrigerant is radiated to the outside by the heat exchange operation of the heat exchanger 180, cooling the refrigerant, and the cooled refrigerant is re-introduced into the refrigerant tank 160 and supplied. The refrigerant in the refrigerant tank 160 is continuously cooled.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 테슬라 터빈(Tesla Turbine)을 이용해 축방향 자속 모터의 고정자(Stator) 심부까지 냉매를 순환시켜 고정자 철심에 권선되는 권선 코일(Wired Coil)에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있으므로, 모터 성능을 향상할 수 있다.As described above, the present invention uses a Tesla Turbine to circulate refrigerant to the core of the stator of an axial magnetic flux motor to efficiently dissipate heat generated from the wired coil wound on the stator iron core. Since it can be cooled, motor performance can be improved.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The various embodiments disclosed in this specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the various embodiments of the present invention.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the various embodiments of the present invention includes all changes or modified forms derived based on the technical idea of the various embodiments of the present invention in addition to the embodiments described herein. It should be interpreted as being
본 발명은 모터 냉각 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.The present invention can be used industrially in the field of motor cooling technology and its application technology.
100 : 축방향 자속 모터
110 : 샤프트
120 : 회전자
121 : 회전자 철심
122 : 영구 자석
130 : 고정자
131 : 고정자 철심
132 : 권선 코일
140 : 테슬라 터빈
141 : 디스크
142 : 냉매 유입구
150 : 냉각 유로
160 : 냉매 탱크
170 : 펌프
180 : 열교환기
190 : 하우징100: Axial flux motor
110: shaft
120: rotor
121: rotor iron core
122: permanent magnet
130: stator
131: stator iron core
132: winding coil
140: Tesla turbine
141: disk
142: Refrigerant inlet
150: cooling flow path
160: Refrigerant tank
170: pump
180: heat exchanger
190: housing
Claims (6)
상기 샤프트에 축설되는 디스크(Disk) 형태의 회전자 철심과, 상기 회전자 철심 상에 특정 간격을 가지도록 배치되는 다수의 영구 자석(Permanent Magnet)들을 구비하는 회전자(Rotor);
상기 샤프트에 축설되지 않고 상기 샤프트 외연과 특정 간격을 가지도록 장착되는 디스크(Disk) 형태의 고정자 철심(Stator Core)과, 상기 고정자 철심 상에 특정 간격을 가지도록 배치되는 다수의 권선 코일(Wired Coil)들을 포함하는 고정자(Stator);
상기 샤프트에 축설되되, 상기 샤프트 회전에 따라 회전되어 상기 고정자 내부로 냉매를 공급하여 열을 냉각시키는 테슬라 터빈(Tesla Turbine); 및
상기 테슬라 터빈 회전에 따라 상기 테슬라 터빈으로부터 상기 샤프트와 수직 방향으로 토출되는 냉매를 상기 고정자 내부를 관통하여 순환시키는 냉각 유로;를 포함하는 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터.Shaft, the center of rotation;
A rotor including a disk-shaped rotor core installed on the shaft and a plurality of permanent magnets disposed at specific intervals on the rotor core;
A stator core in the form of a disk that is not mounted on the shaft and is mounted at a specific distance from the outer edge of the shaft, and a plurality of wired coils arranged at specific intervals on the stator core. ) a stator including;
A Tesla turbine installed on the shaft, rotates as the shaft rotates to cool the heat by supplying refrigerant to the inside of the stator; and
An axial magnetic flux motor with a cooling structure using a Tesla turbine, including a cooling passage that circulates the refrigerant discharged from the Tesla turbine in a direction perpendicular to the shaft as the Tesla turbine rotates through the inside of the stator.
상기 냉각 유로는 방사형으로 다수개 형성되는 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터.According to claim 1,
An axial magnetic flux motor having a cooling structure using a Tesla turbine in which a plurality of cooling passages are formed radially.
상기 테슬라 터빈을 수납하고, 상기 냉각 유로와 연통되되, 상기 고정자 내부를 관통하여 순환하는 냉매가 충진되는 냉매 탱크를;
더 포함하는 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터.According to claim 1,
a refrigerant tank that houses the Tesla turbine, communicates with the cooling passage, and is filled with a refrigerant circulating through the interior of the stator;
An axial flux motor with a cooling structure using a Tesla turbine, further comprising:
상기 냉각 유로 양단과 연통되는 부분이 깔대기 형상으로 구현되어, 상기 냉각 유로로 유입되는 냉매의 압력을 증가시키는 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터.According to claim 1,
An axial magnetic flux motor having a cooling structure using a Tesla turbine in which a portion communicating with both ends of the cooling passage is implemented in a funnel shape, thereby increasing the pressure of the refrigerant flowing into the cooling passage.
상기 냉매 탱크 내에 충진되는 냉매를 펌핑하는 펌프;와
상기 펌프에 의해 펌핑되는 냉매를 냉각시켜 상기 냉매 탱크 내로 공급하는 열교환기를;
더 포함하는 테슬라 터빈을 이용한 냉각 구조를 구비한 축방향 자속 모터.According to claim 3,
a pump that pumps the refrigerant charged in the refrigerant tank; and
a heat exchanger that cools the refrigerant pumped by the pump and supplies it into the refrigerant tank;
An axial flux motor with a cooling structure using a Tesla turbine, further comprising:
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