KR102660278B1 - Rotor for heat improvement and motor including same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영구자석의 발열을 관리할 수 있어 영구자석의 성능 저하를 방지할 수 있는 발열개선을 위한 회전자 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로, 본 발명에 의한 발열개선을 위한 회전자는, 영구자석 삽입홀 및 상기 영구자석 삽입홀 각각의 양단에 각각 형성된 배리어를 포함하는 회전자 코어, 상기 영구자석 삽입홀에 삽입되는 영구자석 및 상기 배리어에 삽입되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a rotor for improving heat generation that can manage the heat generation of permanent magnets and thus prevent deterioration in the performance of the permanent magnets, and a motor including the same. The rotor for improving heat generation according to the present invention is a permanent magnet. A rotor core including an insertion hole and a barrier formed at both ends of each of the permanent magnet insertion holes, a permanent magnet inserted into the permanent magnet insertion hole, and a heat transfer means inserted into the barrier to transfer heat generated from the permanent magnet. It is characterized by including.
Description
본 발명은 모터에 관한 것으로, 보다 상세히는 발열개선을 위한 회전자 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a motor, and more specifically, to a rotor for improving heat generation and a motor including the same.
다양한 산업 분야에서 시스템 전장화가 진행됨에 따라 전동기에 대한 고출력, 고효율, 소형, 경량화가 지속적으로 요구되고 있다. 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서는 전기구동시스템을 열적인 측면에서 보다 안정적으로 운용할 필요가 있으며, 이를 위해 열관리시스템 기술이 필요하다.As system electronics progresses in various industrial fields, high output, high efficiency, small size, and lightweight electric motors are continuously required. In order to meet these requirements, it is necessary to operate the electric drive system more stably from a thermal perspective, and for this, thermal management system technology is required.
모터에서 발생하는 열을 관리하기 위해서는 모터에서 발생하는 열의 모니터링과 제어하는 기술이 필요하다. 모터의 고정자에서 발생하는 열은 쿨링 자켓과 같은 방열수단을 통해 열을 식혀주는 구조가 가능하지만, 회전자의 열은 회전자가 회전하기 때문에, 열을 식혀주는 방안에 한계가 있는 실정이다.In order to manage the heat generated from the motor, technology to monitor and control the heat generated from the motor is required. It is possible to cool the heat generated in the stator of the motor through a heat dissipation means such as a cooling jacket, but since the heat in the rotor rotates, there are limitations in cooling the heat.
보다 구체적으로 영구자석 동기전동기에 관하여 설명하면, 전동기의 출력밀도 향상을 위해 네오디늄 계열의 영구자석을 사용하는데, 자석이 회전함에 따라 전압이 발생하면서 자석 내부에서 열이 발생한다. 영구자석은 높은 온도에서 성능이 급격하게 감소하며, 영구감자가 될 수 있는 Knee point가 나타나게 된다. 최근에는 고온에서 견딜 수 있는 영구자석이 개발되고 있지만, 상대적으로 높은 가격과 온도에 의한 영구자석의 문제가 근본적으로 해결되지는 않는 실정이다.More specifically, regarding permanent magnet synchronous motors, neodymium-based permanent magnets are used to improve the output density of the motor. As the magnet rotates, voltage is generated and heat is generated inside the magnet. The performance of permanent magnets decreases rapidly at high temperatures, and a knee point appears where permanent magnetization can occur. Recently, permanent magnets that can withstand high temperatures have been developed, but the problems of permanent magnets due to relatively high prices and temperatures are not fundamentally solved.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 의한 발열개선을 위한 회전자 및 이를 포함하는 모터의 목적은, 영구자석의 발열을 관리할 수 있어 영구자석의 성능 저하를 방지할 수 있는 발열개선을 위한 회전자 및 이를 포함하는 모터를 제공함에 있다.The present invention was developed to solve the problems described above. The purpose of the rotor and the motor including the rotor for improving heat generation according to the present invention is to manage the heat generation of the permanent magnet, thereby reducing the performance of the permanent magnet. The aim is to provide a rotor and a motor including the rotor to improve preventable heat generation.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 발열개선을 위한 회전자는, 영구자석 삽입홀 및 상기 영구자석 삽입홀 각각의 양단에 각각 형성된 배리어를 포함하는 회전자 코어, 상기 영구자석 삽입홀에 삽입되는 영구자석 및 상기 배리어에 삽입되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The rotor for improving heat generation according to the present invention to solve the technical problems described above is a rotor core including a permanent magnet insertion hole and a barrier formed at both ends of each of the permanent magnet insertion holes, and the permanent magnet insertion hole. It is characterized by comprising a permanent magnet inserted into the barrier and a heat transfer means inserted into the barrier to transfer heat generated from the permanent magnet.
본 발명의 다른 실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자는, 회전자 코어, 상기 회전자 코어의 일면에 서로 일정간격 이격되어 부착되는 적어도 두 개 이상의 영구자석 및 인접한 상기 영구자석 사이의 공간에 설치되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The rotor for improving heat generation according to another embodiment of the present invention is installed in the space between the rotor core, at least two permanent magnets attached to one surface of the rotor core at a certain distance from each other, and the adjacent permanent magnets. It is characterized in that it includes a heat transfer means for moving heat generated from the permanent magnet.
또한, 상기 열전달 수단은, 히트파이프이거나, 방열수지, 실리콘 방열 패드 및 열 전도성 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat transfer means may be a heat pipe or may be formed of at least one of a heat dissipation resin, a silicone heat dissipation pad, and a heat conductive polymer.
또한, 상기 회전자 코어의 일측에 배치되되, 상기 열전달 수단과 접촉하여 상기 열전달 수단을 통해 이동하는 열을 전달받아 냉각시키는 적어도 하나 이상의 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is disposed on one side of the rotor core, and is characterized in that it further includes at least one heat sink that contacts the heat transfer means to receive and cool the heat moving through the heat transfer means.
또한, 상기 방열판은 두 개 이상으로, 상기 회전자 코어의 일측에 서로 이격되어 적층되는 것을 특징으로 한다.Additionally, two or more heat sinks may be stacked on one side of the rotor core, spaced apart from each other.
또한, 서로 인접한 두 개의 상기 방열판 사이에 배치되어 이격시키는 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it further includes a spacer disposed between the two adjacent heat sinks to space them apart.
또한, 상기 방열판은, 열전달 수단 삽입홀이 관통 형성되고, 상기 열전달 수단은 상기 열전달 수단 삽입홀에 삽입되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat sink is characterized in that a heat transfer means insertion hole is formed through it, and the heat transfer means is inserted into the heat transfer means insertion hole.
또한, 상기 방열판은, 상기 영구자석의 위치에 통풍구가 관통 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat sink is characterized in that a ventilation hole is formed through the position of the permanent magnet.
또한, 상기 회전자 코어에 가장 가까운 상기 방열판은, 비자성체로 제조되는 것을 특징으로 한다.Additionally, the heat sink closest to the rotor core is characterized by being made of a non-magnetic material.
또한, 상기 열전달 수단은, 일측으로 연장 형성되되, 연장 형성된 길이는 상기 회전자 코어의 적층 두께보다 긴 것을 특징으로 한다.In addition, the heat transfer means extends to one side, and the extended length is longer than the lamination thickness of the rotor core.
또한, 상기 영구자석 삽입홀은, I형, V형, U형, 스포크형 및 더블 스포크형 중 하나로 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the permanent magnet insertion hole is characterized in that it is arranged in one of I-type, V-type, U-type, spoke-type and double-spoke type.
본 발명에 의한 모터는, 상기한 회전자, 상기 회전자의 외곽에 배치되어 상기 회전자를 회전시키는 고정자 및 상기 회전자와 결합되어 상기 회전자의 회전에 따라 회전하는 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 한다.The motor according to the present invention includes the rotor, a stator disposed on the outside of the rotor to rotate the rotor, and a shaft coupled to the rotor and rotating according to the rotation of the rotor. do.
상기한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 발열개선을 위한 히트파이프 전기모터에 의하면, 열전달 수단을 통해 영구자석에서 발생하는 열을 일측으로 이동시켜 방열하여, 영구자석의 감자를 방지해, 영구자석 및 이를 포함하는 모터의 성능 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the heat pipe electric motor for improving heat generation according to various embodiments of the present invention as described above, the heat generated from the permanent magnet is moved to one side through a heat transfer means to dissipate, thereby preventing demagnetization of the permanent magnet, thereby preventing permanent magnet demagnetization. It has the effect of preventing performance degradation of magnets and motors containing them.
또한 본 발명에 의하면, 열전달 수단의 일측에 위치한 방열판을 통해 냉각효율을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.Additionally, according to the present invention, cooling efficiency can be further improved through a heat sink located on one side of the heat transfer means.
또한 본 발명에 의하면, 다수개의 방열판이 적층되되, 서로 일정간격 이격되어 적층되어 냉각효율을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, a plurality of heat sinks are stacked at a certain distance from each other, which has the effect of further improving cooling efficiency.
또한 본 발명에 의하면, 방열판들 중, 회전자 코어에 가까운 방열판은 비자성체로 구성되어 자속누설을 방지할 수 있는 효과가 있다.Additionally, according to the present invention, among the heat sinks, the heat sink close to the rotor core is made of a non-magnetic material, which has the effect of preventing magnetic flux leakage.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 결합 사시도이며,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 일부 구성의 평면도이고,
도 4는 열전달 수단(300)으로의 히트파이프를 개략적으로 도시한 것이며,
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터를 일측에서 바라본 평면도이고,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터를 측면에서 바라본 것이며,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 회전자의 단면을 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 회전자의 단면을 도시한 것이며,
도 9는 모의시험에서 구성한 회전자 및 회전자에 삽입되는 방열핀 또는 히트파이프의 개략도이고,
도 10 내지 도 12는 동일한 열량이 회전자에서 발생하였을 때, 회전자의 최고온도의 비교와, 회전자 Temperature contour, 회전자 각 부품들의 온도 분포를 측정하한 결과를 도시한 것이다.1 is an exploded perspective view of a motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention;
Figure 2 is a combined perspective view of a motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention;
Figure 3 is a plan view of a partial configuration of a motor including a rotor for improving heat generation in the first embodiment of the present invention;
Figure 4 schematically shows a heat pipe to the heat transfer means 300,
Figure 5 is a plan view from one side of the motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention shown in Figure 2;
Figure 6 is a side view of a motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention;
Figure 7 shows a cross section of the rotor of a motor including a rotor for improving heat generation according to the second embodiment of the present invention.
Figure 8 shows a cross section of the rotor of a motor including a rotor for improving heat generation according to the third embodiment of the present invention.
Figure 9 is a schematic diagram of the rotor constructed in the simulation test and the heat dissipation fin or heat pipe inserted into the rotor;
Figures 10 to 12 show the results of measuring the maximum temperature of the rotor, the rotor temperature contour, and the temperature distribution of each part of the rotor when the same amount of heat is generated in the rotor.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 발열개선을 위한 회전자 및 모터에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the rotor and motor for improving heat generation according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 결합 사시도이다.Figure 1 is an exploded perspective view of a motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention, and Figure 2 is an exploded perspective view of a motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention. It is a combined perspective view.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터는, 크게 고정자(10), 회전자(20) 및 샤프트(30)를 포함할 수 있다.As shown in Figures 1 and 2, the motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention largely includes a stator 10, a rotor 20, and a shaft 30. can do.
고정자(10)는 회전자(20)의 외곽에 배치되어, 회전자(20)를 회전시킨다. 고정자(10)는 상기한 바와 같은 동작을 위해, 내측으로 형성된 다수개의 티스(21)와 티스(21)에 권선되는 코일(22)을 포함할 수 있다.The stator 10 is disposed on the outside of the rotor 20 and rotates the rotor 20. For the operation described above, the stator 10 may include a plurality of teeth 21 formed inside and a coil 22 wound on the teeth 21.
회전자(20)는 고정자(10)의 내측에 배치되어, 고정자(10)에 인가되는 전류에 따른 자기장의 변화를 통해 회전하며, 샤프트(30)는 회전자(20)의 중앙부분에 결합되어 회전자(20)의 회전에 따라 함께 회전한다.The rotor 20 is disposed inside the stator 10 and rotates through changes in the magnetic field according to the current applied to the stator 10, and the shaft 30 is coupled to the central part of the rotor 20. It rotates together with the rotation of the rotor 20.
본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터에서는, 회전자(20)에서 발열개선을 통해, 영구자석의 감자를 방지하며, 상기한 바와 같은 기술적 과제의 해결을 위해 회전자(20)는, 회전자 코어(100), 영구자석(200), 열전달 수단(300) 및 방열판(400)을 포함할 수 있다.In the motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention, demagnetization of the permanent magnet is prevented by improving heat generation in the rotor 20, and to solve the technical problems described above. The rotor 20 may include a rotor core 100, a permanent magnet 200, a heat transfer means 300, and a heat sink 400.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 일부 구성의 평면도로, 도 3에는 고정자(10), 회전자의 일부 구성이 도시되어 있다.Figure 3 is a plan view of a partial configuration of a motor including a rotor for improving heat generation in the first embodiment of the present invention. Figure 3 shows a stator 10 and a partial configuration of the rotor.
도 3에 도시된 바와 같이, 회전자 코어(100)에는 영구자석(200)이 배열되어 있으며, 영구자석(200)이 삽입된 영구자석 삽입홀의 양단에는 배리어(210)가 형성된다. 배리어(210)는 영구자석(200)의 누설자속을 막기 위해 공기로 채워지는 빈 공간이다. 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 배리어(210)에 열전달 수단(300)이 삽입된다.As shown in FIG. 3, permanent magnets 200 are arranged in the rotor core 100, and barriers 210 are formed at both ends of the permanent magnet insertion hole into which the permanent magnet 200 is inserted. The barrier 210 is an empty space filled with air to prevent magnetic flux leakage from the permanent magnet 200. In the motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention, a heat transfer means 300 is inserted into the barrier 210 as shown in FIG. 1.
열전달 수단(300)은 영구자석(200)에서 발생하는 열을 외측으로 전달하는 부재로, 상대적으로 열전달 계수가 높은 재질로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 열전달 수단(300)은 히트파이프(Heat pipe)로 구성되거나, 방열수지, 실리콘 방열패드 및 열 전도성 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The heat transfer means 300 is a member that transfers heat generated from the permanent magnet 200 to the outside, and may be made of a material with a relatively high heat transfer coefficient. More specifically, in the present invention, the heat transfer means 300 may be composed of a heat pipe, or may be formed of at least one of a heat dissipation resin, a silicon heat dissipation pad, and a thermally conductive polymer.
히트파이프는 특수한 내부모양을 가진 금속 파이프와 내부를 진공 상태로 만들고, 소량의 냉매를 추가해서 만들어진다. 히트파이프는 사용될 온도에 따라 냉매가 결정되며, 냉매와 반응하지 않는 금속을 선택하여 파이프가 제조될 수 있다.Heat pipes are made by creating a metal pipe with a special internal shape, creating a vacuum inside, and adding a small amount of refrigerant. The refrigerant used in a heat pipe is determined depending on the temperature at which it will be used, and the pipe can be manufactured by selecting a metal that does not react with the refrigerant.
도 4는 열전달 수단(300)으로의 히트파이프를 개략적으로 도시한 것이다.Figure 4 schematically shows a heat pipe to the heat transfer means 300.
도 4에 도시된 바와 같이, 열전달 수단(300)으로의 히트파이프는 일측에서 유입된 열을 냉매의 상변화를 통해 타측으로 배출시킨다. 히트파이프는 상대적으로 열전달 효율이 높으나, 히트파이프의 표면은 알루미늄, 구리, 은과 같은 금속으로 제조되고, 열전달 수단(300)은 영구자석(200)과 접촉하기 때문에 자속누설이 발생할 수 있다. 따라서 필요에 따라 열전달 수단(300)으로의 히트파이프는, 표면이 비자성체로 코팅되어 자속 누설을 일정정도 방지할 수 있다.As shown in FIG. 4, the heat pipe to the heat transfer means 300 discharges heat introduced from one side to the other side through a phase change of the refrigerant. Heat pipes have relatively high heat transfer efficiency, but because the surface of the heat pipe is made of metal such as aluminum, copper, and silver, and the heat transfer means 300 is in contact with the permanent magnet 200, magnetic flux leakage may occur. Therefore, if necessary, the surface of the heat pipe to the heat transfer means 300 can be coated with a non-magnetic material to prevent magnetic flux leakage to a certain extent.
열전달 수단(300)을 구성하는 재질 중 하나인 방열수지는, 수지의 열전도성을 향상시키는 수단으로, 탄소섬유나 질화붕소 등의 고열전 필러가 될 수 있다.Heat dissipation resin, one of the materials constituting the heat transfer means 300, is a means of improving the thermal conductivity of the resin and can be a high-thermal filler such as carbon fiber or boron nitride.
열전달 수단(300)을 구성하는 재질 중 다른 하나인 실리콘 방열 패드는, 전자기기, 자동차 등 각종 기기 내부의 발열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달하는 열전도체로, 내열성과 전기절연성이 우수한 실리콘 수지에 열전도성 파우더를 분산 및 혼합하여 사용할 수 있다.Silicone heat dissipation pad, another one of the materials constituting the heat transfer means 300, is a heat conductor that effectively transfers heat generated from heat sources inside various devices such as electronic devices and automobiles. It is a heat conductive material made of silicone resin with excellent heat resistance and electrical insulation. The powder can be dispersed and mixed for use.
열전달 수단(300)을 구성하는 재질 중 나머지 하나인 열 전도성 폴리머는 일반적인 합성수지 중 열전도율이 높은 것이다.The thermally conductive polymer, which is the remaining material constituting the heat transfer means 300, has a high thermal conductivity among general synthetic resins.
상술한 열전달 수단(300) 중 외면이 코팅되지 않은 히트파이프를 제외한 히트파이프 또는 다른 재질들은, 비자성체로 구성되어 영구자석(200)의 자속 누설을 방지할 수 있는 효과가 있다.Among the heat transfer means 300 described above, heat pipes or other materials, excluding heat pipes whose outer surfaces are not coated, are made of non-magnetic materials, which has the effect of preventing magnetic flux leakage of the permanent magnet 200.
도 1에 도시된 바와 같이, 열전달 수단(300)은 일측으로 연장 형성되는데, 그 길이가 회전자 코어(100)의 두께보다 길게 형성될 수 있다. 즉, 열전달 수단(300)의 삽입단 반대측 단부는 회전자 코어(100)의 일측으로 돌출되어, 열전달 수단(300)과 접촉하는 영구자석(200)에서 발생한 열을 삽입단의 반대측으로 이동시킨다.As shown in FIG. 1, the heat transfer means 300 extends to one side, and its length may be longer than the thickness of the rotor core 100. That is, the end opposite to the insertion end of the heat transfer means 300 protrudes to one side of the rotor core 100, and moves the heat generated in the permanent magnet 200 in contact with the heat transfer means 300 to the side opposite to the insertion end.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 방열판(400)은 다수개가 회전자 코어(100)의 일측에 적층 배치되어, 열전달 수단(300)과 접촉해 열전달 수단(300)을 통해 이동하는 열을 전달받아 냉각시킨다. 방열판(400)은 상대적으로 열전달 계수가 높은 재질로 구성될 수 있으며, 대표적인 방열판(400)을 구성하는 재질의 예로, 알루미늄 또는 구리와 같은 금속이 사용될 수 있다.As shown in Figures 1 and 2, a plurality of heat sinks 400 are stacked on one side of the rotor core 100, and are in contact with the heat transfer means 300 to dissipate heat moving through the heat transfer means 300. It is delivered and cooled. The heat sink 400 may be made of a material with a relatively high heat transfer coefficient. As a representative example of a material constituting the heat sink 400, a metal such as aluminum or copper may be used.
단, 모든 방열판(400)이 금속재질로 형성될 경우, 영구자석(200)으로부터의 자속 누설 또는 고정자(10)의 티스에 권선된 코일로부터 쇼트가 발생할 수 있다. 본 실시예는 이를 방지하기 위해, 적층된 다수개의 방열판(400) 중, 회전자 코어(100)에 가장 가까운 제1방열판(410)의 재질은 비자성체로 제작할 수 있다. 제1방열판(410)을 구성하는 비자성체의 몇몇 예로는, 합성수지, 세라믹, 유리, 고무, 실리콘과 같은 재질이 있을 수 있다.However, if all heat sinks 400 are made of metal, magnetic flux leakage from the permanent magnet 200 or a short circuit may occur from a coil wound on the teeth of the stator 10. In order to prevent this in this embodiment, the first heat sink 410, which is closest to the rotor core 100, among the plurality of stacked heat sinks 400, may be made of a non-magnetic material. Some examples of non-magnetic materials constituting the first heat sink 410 may include materials such as synthetic resin, ceramic, glass, rubber, and silicon.
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터를 일측에서 바라본 평면도이다.Figure 5 is a plan view from one side of the motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention shown in Figure 2.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터에서 방열판(400)은, 열전달 수단 삽입홀(도번 미도시)이 관통 형성되고, 열전달 수단 삽입홀에는 열전달 수단(300)이 삽입될 수 있다. 이때 열전달 수단 삽입홀의 크기와 형상은 열전달 수단(300)에 대응되도록 하여, 열전달 수단(300)이 열전달 수단 삽입홀을 통해 방열판(400)과 접촉하도록 할 수 있다.As shown in Figure 5, in the motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention, the heat sink 400 has a heat transfer means insertion hole (not shown) formed through it, and the heat transfer means is formed through the heat sink 400. A heat transfer means 300 may be inserted into the insertion hole. At this time, the size and shape of the heat transfer means insertion hole can be made to correspond to the heat transfer means 300, so that the heat transfer means 300 can contact the heat sink 400 through the heat transfer means insertion hole.
도 5에 도시된 바와 같이, 방열판(400)은 통풍구(420)가 관통 형성될 수 있다. 통풍구(420)는 영구자석(200)이 배치되는 위치에 형성될 수 있으며, 본 발명은 통풍구(420)를 통해 방열판(400)의 방열면적을 증가시킴과 동시에 공기의 유동을 원활히 하여, 방열판(400)의 냉각효율을 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 5, the heat sink 400 may have a ventilation hole 420 formed therethrough. The vent 420 may be formed at a location where the permanent magnet 200 is disposed, and the present invention increases the heat dissipation area of the heat sink 400 through the vent 420 and at the same time facilitates the flow of air, thereby increasing the heat sink ( 400) can increase the cooling efficiency.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터를 측면에서 바라본 것이다.Figure 6 is a side view of a motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터에서 다수개의 방열판(400)은, 회전자 코어(100)의 일측에 서로 이격되어 적층될 수 있다. 이는 방열판(400) 각각의 방열면적을 증가시키기 위한 것이며, 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터는, 도 6에 도시된 바와 같이 방열판(400)을 서로 이격시켜 적층시키기 위해 스페이서(500)를 더 포함할 수 있다.As described above, in a motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention, a plurality of heat sinks 400 may be stacked on one side of the rotor core 100 and spaced apart from each other. This is to increase the heat dissipation area of each heat sink 400, and the motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention separates the heat sinks 400 from each other as shown in FIG. 6. A spacer 500 may be further included for stacking.
스페이서(500)는 서로 인접한 두 개의 방열판(400) 또는 제1방열판(420)과 방열판(400) 사이에 배치될 수 있다. 스페이서(500)는 복수개가 샤프트(30)를 중심으로 대칭으로 배치될 수 있다. 스페이서(500)는 방열판(400)과 별개의 구성으로 제작되어 사용되거나, 방열판(400)과 일체로 형성될 수 있다.The spacer 500 may be disposed between two adjacent heat sinks 400 or between the first heat sink 420 and the heat sink 400. A plurality of spacers 500 may be arranged symmetrically about the shaft 30 . The spacer 500 may be manufactured and used in a separate configuration from the heat sink 400, or may be formed integrally with the heat sink 400.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 회전자의 단면을 도시한 것이다. Figure 7 shows a cross section of the rotor of a motor including a rotor for improving heat generation according to the second embodiment of the present invention.
앞서 설명한 본 발명의 제1실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터에서는, 영구자석 삽입홀이 V형으로 배치되었다. 본 발명에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터는 영구자석 삽입홀의 배치 형태를 상술한 실시예인 V형으로 한정하는 것이 아닌, 배리어가 형성되는 I형, U형, 스포크형 및 더블 스포크형 각각에도 적용될 수 있으며, 도 6에는 영구자석 삽입홀이 스포크형으로 배치되었을 때, 회전자의 단면을 도시하고 있다.In the motor including a rotor for improving heat generation according to the first embodiment of the present invention described above, the permanent magnet insertion hole is arranged in a V shape. The motor including a rotor for improving heat generation according to the present invention is not limited to the arrangement of the permanent magnet insertion hole to the V type of the above-described embodiment, but to I type, U type, spoke type, and double spoke type in which a barrier is formed. It can be applied to each, and Figure 6 shows a cross section of the rotor when the permanent magnet insertion hole is arranged in a spoke shape.
도 7에 도시된 바와 같이, 영구자석 삽입홀이 스포크형으로 배치되었을 때, 영구자석(200)의 양단에 배치되는 열전달 수단(300)의 개수는 달라질 수 있다.As shown in FIG. 7, when the permanent magnet insertion hole is arranged in a spoke shape, the number of heat transfer means 300 disposed at both ends of the permanent magnet 200 may vary.
본 발명에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터는, 회전자 코어에 영구자석 삽입홀이 형성되는 형태 뿐 아니라, 영구자석을 부착하는 형태에도 적용될 수 있다.The motor including a rotor for improving heat generation according to the present invention can be applied not only to a form in which a permanent magnet insertion hole is formed in the rotor core, but also to a form in which a permanent magnet is attached.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 회전자의 단면을 도시한 것이다.Figure 8 shows a cross section of the rotor of a motor including a rotor for improving heat generation according to the third embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 회전자는, 회전자 코어(100)의 외주면에 서로 일정 간격 이격되어 부착되는 적어도 두 개 이상의 영구자석(200)을 포함할 수 있다. 이때 열전달 수단(300)은 데드존이라 불리는 서로 이격된 인접한 두 개의 영구자석(200) 사이에 설치되어, 영구자석(200)에서 발생하는 열을 이동시킬 수 있다.As shown in FIG. 8, the rotor of the motor including the rotor for improving heat generation according to the third embodiment of the present invention is at least two attached to the outer peripheral surface of the rotor core 100 at a certain distance from each other. It may include more than 200 permanent magnets. At this time, the heat transfer means 300 is installed between two adjacent permanent magnets 200 spaced apart from each other, called a dead zone, and can transfer heat generated from the permanent magnets 200.
상기한 본 발명의 제1실시예~제3실시예에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터에서 열전달 수단(300)의 재질에 따라 영구자석(200)의 자속 누설이 발생할 수 있다고 설명하였으며, 자속 누설이 발생하는 경우는 열전달 수단(300)이 히트파이프인 경우라고 설명하였다. 단, 히트파이프의 경우 열전달 효율이 일반적인 비자성체로 구성되는 열전달 수단보다 높으므로, 발열개선의 측면에서는 히트파이프를 사용하는 것이 바람직하다. 이를 해소하기 위해, 본 발명에서는 열전달 수단(300)이 히트파이프와 비자성체 재질을 혼합하여 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 열전달 수단(300)을 히트파이프로 구성되는 제1구간과, 비자성체 재질로 형성되는 제2구간으로 서로 연결하여 사용하되, 제2구간이 영구자석(200)에 면접하도록 회전자 코어(100)에 삽입되는 형태가 되도록 한다. 즉, 회전자 코어(100)에는 제2구간이 삽입되며, 제1구간은 회전자 코어(100)에서 돌출되는 형태로, 구성될 수 있다.It was explained that magnetic flux leakage of the permanent magnet 200 may occur depending on the material of the heat transfer means 300 in the motor including a rotor for improving heat generation according to the first to third embodiments of the present invention described above. , it was explained that the case where magnetic flux leakage occurs is when the heat transfer means 300 is a heat pipe. However, in the case of heat pipes, the heat transfer efficiency is higher than that of heat transfer means made of general non-magnetic materials, so it is preferable to use heat pipes in terms of improving heat generation. To solve this problem, in the present invention, the heat transfer means 300 can be used by mixing a heat pipe and a non-magnetic material. More specifically, the heat transfer means 300 is used by connecting a first section composed of a heat pipe and a second section formed of a non-magnetic material, and the rotor is used so that the second section faces the permanent magnet 200. Ensure that it is inserted into the core 100. That is, the second section is inserted into the rotor core 100, and the first section may be configured to protrude from the rotor core 100.
본 발명에 의한 발열개선을 위한 회전자를 포함하는 모터의 성능을 검증하기 위해, 열전달 수단이 단순한 핀 형태로 구성되는 경우와, 히트파이프로 구성되는 경우에 대해서 모의시험을 진행하였다.In order to verify the performance of a motor including a rotor for improving heat generation according to the present invention, a simulation test was conducted for a case where the heat transfer means was composed of a simple fin shape and a case where the heat transfer means was composed of a heat pipe.
도 9는 모의시험에서 구성한 회전자 및 회전자에 삽입되는 방열핀 또는 히트파이프의 개략도이다.Figure 9 is a schematic diagram of the rotor constructed in the simulation test and the heat dissipation fin or heat pipe inserted into the rotor.
도 9에서 회전자에 각각 방열핀과 히트파이프를 삽입하되, 회전자의 높이는 27mm이고, 방열핀과 히트파이프 각각의 길이는 57mm로 설계하였으며, 동일한 열량이 회전자에서 발생하였을 때, 회전자의 최고온도의 비교와, 회전자 Temperature contour, 회전자 각 부품들의 온도 분포를 측정하였으며, 이의 결과는 각각 도 10 내지 도 12에 도시되었다.In Figure 9, heat dissipation fins and heat pipes are inserted into the rotor, but the height of the rotor is designed to be 27 mm, and the length of each heat dissipation fin and heat pipe is designed to be 57 mm. When the same amount of heat is generated in the rotor, the maximum temperature of the rotor is were compared, the rotor temperature contour, and the temperature distribution of each rotor part were measured, and the results are shown in Figures 10 to 12, respectively.
도 10에 도시된 바와 같이, 방열핀과 히트파이프의 경우 회전자의 케이스의 최고온도차이가 56K발생하였으며, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상대적으로 방열핀보다 히트파이프가 적용되었을 때 온도가 전체적으로 더 낮은 것을 확인할 수 있다.As shown in Figure 10, in the case of the heat dissipation fin and the heat pipe, the maximum temperature difference between the rotor case occurred at 56K, and as shown in Figures 11 and 12, the temperature was relatively higher when the heat pipe was applied than the heat dissipation fin. You can see that it is lower overall.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is diverse. Of course, various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.
10 : 고정자
20 : 회전자
30 : 샤프트
100 : 회전자 코어
200 : 영구자석
210 : 배리어
300 : 열전달 수단
400 : 방열판
410 : 제1방열판
420 : 통풍구
500 : 스페이서10: stator
20: rotor
30: shaft
100: rotor core
200: permanent magnet
210: barrier
300: heat transfer means
400: heat sink
410: first heat sink
420: vent
500: spacer
Claims (12)
상기 영구자석 삽입홀에 삽입되는 영구자석;
상기 배리어에 삽입되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단; 및
상기 회전자 코어의 일측에 배치되되, 상기 열전달 수단과 접촉하여 상기 열전달 수단을 통해 이동하는 열을 전달받아 냉각시키는 적어도 하나 이상의 방열수단;을 포함하되,
상기 열전달 수단은,
히트파이프이거나, 방열수지, 실리콘 방열 패드 및 열 전도성 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
상기 방열수단은 두 개 이상으로, 상기 회전자 코어의 일측에 서로 이격되어 적층되는 방열판인 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
a rotor core including a permanent magnet insertion hole and barriers formed at both ends of each of the permanent magnet insertion holes;
A permanent magnet inserted into the permanent magnet insertion hole;
a heat transfer means inserted into the barrier to transfer heat generated from the permanent magnet; and
At least one heat dissipation means disposed on one side of the rotor core, and contacting the heat transfer means to receive and cool the heat moving through the heat transfer means,
The heat transfer means is,
It is a heat pipe or is formed of at least one of heat dissipation resin, silicone heat dissipation pad, and thermally conductive polymer,
A rotor for improving heat generation, characterized in that the heat dissipation means is two or more heat dissipation plates stacked on one side of the rotor core and spaced apart from each other.
상기 회전자 코어의 외주면에 서로 일정간격 이격되어 부착되는 적어도 두 개 이상의 영구자석;
인접한 상기 영구자석 사이의 공간에 설치되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단; 및
상기 회전자 코어의 일측에 배치되되, 상기 열전달 수단과 접촉하여 상기 열전달 수단을 통해 이동하는 열을 전달받아 냉각시키는 적어도 하나 이상의 방열수단;을 포함하되,
상기 열전달 수단은,
히트파이프이거나, 방열수지, 실리콘 방열 패드 및 열 전도성 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
상기 방열수단은 두 개 이상으로, 상기 회전자 코어의 일측에 서로 이격되어 적층되는 방열판인 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
rotor core;
At least two permanent magnets attached to the outer peripheral surface of the rotor core at regular intervals from each other;
Heat transfer means installed in the space between the adjacent permanent magnets to transfer heat generated from the permanent magnets; and
At least one heat dissipation means disposed on one side of the rotor core, and contacting the heat transfer means to receive and cool the heat moving through the heat transfer means,
The heat transfer means is,
It is a heat pipe or is formed of at least one of heat dissipation resin, silicone heat dissipation pad, and thermally conductive polymer,
A rotor for improving heat generation, characterized in that the heat dissipation means is two or more heat dissipation plates stacked on one side of the rotor core and spaced apart from each other.
상기 영구자석 삽입홀에 삽입되는 영구자석;
상기 배리어에 삽입되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단; 및
상기 회전자 코어의 일측에 배치되되, 상기 열전달 수단과 접촉하여 상기 열전달 수단을 통해 이동하는 열을 전달받아 냉각시키는 적어도 하나 이상의 방열수단;을 포함하되,
상기 열전달 수단은,
히트파이프이거나, 방열수지, 실리콘 방열 패드 및 열 전도성 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
상기 방열수단은 열전달 수단 삽입홀이 관통 형성되고, 상기 열전달 수단은 상기 열전달 수단 삽입홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
a rotor core including a permanent magnet insertion hole and barriers formed at both ends of each of the permanent magnet insertion holes;
A permanent magnet inserted into the permanent magnet insertion hole;
a heat transfer means inserted into the barrier to transfer heat generated from the permanent magnet; and
At least one heat dissipation means disposed on one side of the rotor core, and contacting the heat transfer means to receive and cool the heat moving through the heat transfer means,
The heat transfer means is,
It is a heat pipe or is formed of at least one of heat dissipation resin, silicone heat dissipation pad, and thermally conductive polymer,
A rotor for improving heat generation, characterized in that the heat dissipation means has a heat transfer means insertion hole formed through it, and the heat transfer means is inserted into the heat transfer means insertion hole.
상기 회전자 코어의 외주면에 서로 일정간격 이격되어 부착되는 적어도 두 개 이상의 영구자석;
인접한 상기 영구자석 사이의 공간에 설치되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단; 및
상기 회전자 코어의 일측에 배치되되, 상기 열전달 수단과 접촉하여 상기 열전달 수단을 통해 이동하는 열을 전달받아 냉각시키는 적어도 하나 이상의 방열수단;을 포함하되,
상기 열전달 수단은,
히트파이프이거나, 방열수지, 실리콘 방열 패드 및 열 전도성 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
상기 방열수단은 열전달 수단 삽입홀이 관통 형성되고, 상기 열전달 수단은 상기 열전달 수단 삽입홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
rotor core;
At least two permanent magnets attached to the outer peripheral surface of the rotor core at regular intervals from each other;
Heat transfer means installed in the space between the adjacent permanent magnets to transfer heat generated from the permanent magnets; and
At least one heat dissipation means disposed on one side of the rotor core, and contacting the heat transfer means to receive and cool the heat moving through the heat transfer means,
The heat transfer means is,
It is a heat pipe or is formed of at least one of heat dissipation resin, silicone heat dissipation pad, and thermally conductive polymer,
A rotor for improving heat generation, characterized in that the heat dissipation means has a heat transfer means insertion hole formed through it, and the heat transfer means is inserted into the heat transfer means insertion hole.
상기 영구자석 삽입홀에 삽입되는 영구자석;
상기 배리어에 삽입되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단; 및
상기 회전자 코어의 일측에 배치되되, 상기 열전달 수단과 접촉하여 상기 열전달 수단을 통해 이동하는 열을 전달받아 냉각시키는 적어도 하나 이상의 방열수단;을 포함하되,
상기 열전달 수단은,
히트파이프이거나, 방열수지, 실리콘 방열 패드 및 열 전도성 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
상기 방열수단은 상기 영구자석의 위치에 통풍구가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
a rotor core including a permanent magnet insertion hole and barriers formed at both ends of each of the permanent magnet insertion holes;
A permanent magnet inserted into the permanent magnet insertion hole;
a heat transfer means inserted into the barrier to transfer heat generated from the permanent magnet; and
At least one heat dissipation means disposed on one side of the rotor core, and contacting the heat transfer means to receive and cool the heat moving through the heat transfer means,
The heat transfer means is,
It is a heat pipe or is formed of at least one of heat dissipation resin, silicone heat dissipation pad, and thermally conductive polymer,
A rotor for improving heat generation, characterized in that the heat dissipation means has a ventilation hole formed through a position of the permanent magnet.
상기 회전자 코어의 외주면에 서로 일정간격 이격되어 부착되는 적어도 두 개 이상의 영구자석;
인접한 상기 영구자석 사이의 공간에 설치되어 상기 영구자석에서 발생하는 열을 이동시키는 열전달 수단; 및
상기 회전자 코어의 일측에 배치되되, 상기 열전달 수단과 접촉하여 상기 열전달 수단을 통해 이동하는 열을 전달받아 냉각시키는 적어도 하나 이상의 방열수단;을 포함하되,
상기 열전달 수단은,
히트파이프이거나, 방열수지, 실리콘 방열 패드 및 열 전도성 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
상기 방열수단은 상기 영구자석의 위치에 통풍구가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
rotor core;
At least two permanent magnets attached to the outer peripheral surface of the rotor core at regular intervals from each other;
Heat transfer means installed in the space between the adjacent permanent magnets to transfer heat generated from the permanent magnets; and
At least one heat dissipation means disposed on one side of the rotor core, and contacting the heat transfer means to receive and cool the heat moving through the heat transfer means,
The heat transfer means is,
It is a heat pipe or is formed of at least one of heat dissipation resin, silicone heat dissipation pad, and thermally conductive polymer,
A rotor for improving heat generation, characterized in that the heat dissipation means has a ventilation hole formed through a position of the permanent magnet.
서로 인접한 두 개의 상기 방열판 사이에 배치되어 이격시키는 스페이서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
According to claim 1 or 2,
A rotor for improving heat generation, further comprising a spacer disposed between the two adjacent heat sinks to space them apart.
상기 회전자 코어에 가장 가까운 상기 방열수단은, 비자성체로 제조되는 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
According to any one of claims 1 to 6,
A rotor for improving heat generation, characterized in that the heat dissipation means closest to the rotor core is made of a non-magnetic material.
상기 열전달 수단은,
일측으로 연장 형성되되, 연장 형성된 길이는 상기 회전자 코어의 적층 두께보다 긴 것을 특징으로 하는 발열 개선을 위한 회전자.
According to claim 1 or 3 or 5,
The heat transfer means is,
A rotor for improving heat generation, characterized in that it extends to one side, and the length of the extension is longer than the lamination thickness of the rotor core.
상기 영구자석 삽입홀은, I형, V형, U형, 스포크형 및 더블 스포크형 중 하나로 배치되는 것을 특징으로 하는 발열개선을 위한 회전자.
According to claim 1 or 3 or 5,
A rotor for improving heat generation, characterized in that the permanent magnet insertion hole is arranged in one of I type, V type, U type, spoke type, and double spoke type.
상기 회전자의 외곽에 배치되어 상기 회전자를 회전시키는 고정자; 및
상기 회전자와 결합되어 상기 회전자의 회전에 따라 회전하는 샤프트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
A rotor for improving heat generation according to any one of claims 1 to 6;
a stator disposed outside the rotor to rotate the rotor; and
a shaft coupled to the rotor and rotating according to the rotation of the rotor;
A motor comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210192342A KR102660278B1 (en) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | Rotor for heat improvement and motor including same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210192342A KR102660278B1 (en) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | Rotor for heat improvement and motor including same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230102312A KR20230102312A (en) | 2023-07-07 |
| KR102660278B1 true KR102660278B1 (en) | 2024-04-25 |
Family
ID=87155097
Family Applications (1)
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| KR1020210192342A KR102660278B1 (en) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | Rotor for heat improvement and motor including same |
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| Country | Link |
|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002359942A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Meidensha Corp | Structure of rotor of permanent magnet type dynamo- electric machine |
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|---|---|---|---|---|
| JP2012171420A (en) | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Ntn Corp | Device for driving in-wheel motor |
| MX2020003977A (en) * | 2017-10-10 | 2020-08-13 | Zero E Tech Llc | Electric machine cooling and stabilization systems and methods. |
-
2021
- 2021-12-30 KR KR1020210192342A patent/KR102660278B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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| KR20230102312A (en) | 2023-07-07 |
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