KR20050097077A

KR20050097077A - 전동기

Info

Publication number: KR20050097077A
Application number: KR1020040021803A
Authority: KR
Inventors: 김호연; 아놀드엠.하이트만
Original assignee: 김화기술(주)
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-07
Also published as: KR100590510B1

Abstract

본 발명은 냉각기체회로를 따라 흐르는 냉각용 기체에 의하여 구성요소를 냉각할 수 있는 전동기를 개시한다. 본 발명은 기체의 도입을 위한 주기체도입구와 기체의 배출을 위한 기체배출구와 냉각용 기체의 도입을 위한 보조기체도입구들이 형성되어 있는 케이스와, 케이스의 중앙에 회전할 수 있도록 장착되고 중공축을 가지며 자계를 발생하는 회전자와, 케이스에 회전자의 양단을 회전할 수 있도록 지지하는 베어링수단과, 케이스에 장착되어 회전자를 회전시킬 수 있는 자계를 발생하는 고정자와, 케이스의 주기체도입구에 위치되도록 회전자의 선단에 장착되는 임펠러로 구성된다. 또한, 임펠러의 회전에 의하여 케이스의 보조기체도입구들을 통하여 케이스의 내부로 도입되는 냉각용 기체가 회전자와 고정자를 냉각한 후 회전자의 중공축과 케이스의 주기체도입구를 통하여 배출되도록 기체의 흐름을 유도하는 냉각기체회로가 구비된다. 본 발명에 의하면, 케이스의 내부 공간 전체를 경유할 수 있도록 설계되어 있는 냉각기체회로를 따라 흐르는 냉각용 기체에 의하여 전동기의 구성요소에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각하여 구성요소의 열화, 마모 및 손상을 방지함으로써, 수명과 성능을 보장하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 간단한 냉각기체회로의 구조에 의하여 용이하게 소형화하여 제작할 수 있다.

Description

전동기{ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 전동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각기체회로를 따라 흐르는 냉각용 기체에 의하여 회전자와 고정자 등의 구성요소를 냉각할 수 있는 전동기에 관한 것이다.

주지하고 있는 바와 같이, 전동기는 공장자동화, 산업자동화, 사무자동화 등의 분야와 가정용 전자제품 등에 매우 다양한 구조와 형태로 개발되어 광범위하게 이용되고 있으며, 인가되는 전류의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 대별되고 있다. 이러한 전동기는 자기장 속에 자기장과 직각으로 도체를 배치하고, 도체에 전류를 인가하면 직각방향으로 전자기력이 발생되어 도체를 회전시키는 전자유도(Electromagnetic induction)를 원리로 하고 있다.

일반적인 전동기의 구성을 살펴보면, 전동기의 계자는 코어(Core)와 이 코어에 구비되는 다수의 코일(Coil)들로 구성되어 있다. 코어는 다수의 슬롯(Slot)들과 돌극(Salient pole)들이 방사상으로 형성되어 있는 다수의 규소강판(Silicon steel plate)들을 적층하여 구성하고 있으며, 코일들은 코어의 슬롯들을 통하여 돌극들에 권선하고 있다.

이러한 계자는 고정자(Stator)와 이 고정자에 대하여 회전할 수 있도록 제공되는 회전자(Rotor)로 사용되고 있다. 고정자의 코일에 전류가 인가되면 고정자계가 형성되고, 회전자의 코일에 전류가 인가되면 회전자계가 형성되며, 두 자계들의 상호 작용에 의하여 회전자는 회전된다. 한편으로, 전동기의 고정자와 회전자 각각은 계자 대신에 전동기의 에너지 효율을 향상시키기 위하여 영구자석을 채택하고도 있다.

이와 같은 전동기에 있어서 코어와 코일들에는 전기적인 손실로 인하여 상당한 열이 필연적으로 발생되고 있는 바, 열은 과열의 위험과 효율의 저하를 피할 수 있도록 제거해야만 한다. 즉, 코어와 코일들의 열은 절연 파괴를 유발하여 단락, 화재 등의 원인이 되고 있으며, 축, 베어링 등의 구성요소에 열화를 유발하여 성능을 저하시킨다. 따라서, 전동기의 신뢰성과 안전성을 보장하기 위하여 계자는 절연물질의 종류에 따라 허용 온도를 규정하고 있는 실정이다.

한편으로, 전동기의 냉각에는 공랭식과 유냉식이 적용되고 있다. 공랭식 전동기에는 케이스에 냉각핀을 형성하여 열을 방출하는 자연공랭식과 케이스에 공기를 블로워(Blower)의 작동에 의하여 강제로 블로잉하여 냉각하는 강제공랭식이 있다. 그러나 공랭식 전동기의 경우 구조적으로 케이스에 내장되어 있는 코어, 코일들, 축, 베어링 등의 구성요소에서 발생하는 열을 직접적으로 냉각하지 못하기 때문에 냉각효율이 낮은 단점이 있다. 유냉식 전동기는 케이스의 내측에 물, 오일 등과 같은 냉매의 유체통로를 구성하고, 이 유체통로를 따라 펌프의 작동에 의하여 냉매를 공급하여 냉각한다. 유냉식 전동기는 공랭식 전동기에 비하여 냉각효율이 높은 장점이 있으나, 펌프와 유체통로를 구성하는 배관의 구조가 복잡하고, 케이스의 공간을 많이 차지하는 배관에 의하여 전동기의 소형화에 지장이 있으며, 제조비 및 운전비가 상승되는 문제를 수반하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 케이스의 내부 공간 전체를 경유하도록 설계되어 있는 냉각기체회로를 따라 흐르는 냉각용 기체에 의하여 전동기의 구성요소에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각함으로써, 수명과 성능을 보장하여 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 전동기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 냉각기체회로의 구조에 의하여 용이하게 소형화하여 제작할 수 있는 전동기에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 임펠러의 회전에 의하여 주기체도입구를 통하여 흡입되는 기체와 냉각기체회로로 도입되는 냉각용 기체가 별개의 흐름을 유지하여 기체의 흡입용 장치에 적합하게 사용할 수 있는 전동기에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소음, 마찰 등에 우수한 특성으로 중공축의 고속 및 정밀 회전을 실현하는 기체베어링들의 작동에 소요되는 기체를 냉각기체회로를 통하여 원활하게 공급할 수 있는 전동기에 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 기체의 도입을 위한 주기체도입구와 기체의 배출을 위한 기체배출구와 냉각용 기체의 도입을 위한 다수의 보조기체도입구들이 형성되어 있는 케이스와; 케이스의 중앙에 회전할 수 있도록 장착되고, 중공축을 가지며, 자계를 발생하는 회전자와; 케이스에 회전자의 양단을 회전할 수 있도록 지지하는 베어링수단과; 케이스에 회전자와 공극을 유지하도록 장착되고, 회전자를 회전시킬 수 있는 자계를 발생하는 고정자와; 케이스의 주기체도입구에 위치되도록 회전자의 선단에 장착되는 임펠러로 구성되고, 임펠러의 회전에 의하여 케이스의 보조기체도입구들을 통하여 케이스의 내부로 도입되는 냉각용 기체가 회전자와 고정자를 냉각한 후 회전자의 중공축과 케이스의 주기체도입구를 통하여 배출되도록 냉각용 기체의 흐름을 유도하는 냉각기체회로가 구성되어 있는 전동기에 있다.

이하, 본 발명에 따른 전동기에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전동기의 케이스(10)는 외관을 구성하는 아우터케이스(Outer case: 20)와, 이 아우터케이스(20)의 내측에 장착되는 이너케이스(Inner case: 30)로 구성되어 있다.

아우터케이스(20)는 원통형의 몸체부(21)를 가지며, 몸체부(21)의 전방에는 대략 깔때기형의 헤드부(22)가 연장되어 있다. 헤드부(22)의 중앙에는 기체의 도입을 위한 주기체도입구(23)를 갖는 네크(Neck: 24)가 연장되어 있으며, 몸체부(21)의 후방은 완전히 개방되어 주기체도입구(23)를 통하여 도입되는 기체를 배출하는 기체배출구(25)로 형성되어 있다. 몸체부(21)의 외면에는 냉각용 기체의 도입을 위한 다수의 보조기체도입구(26)들이 원주방향을 따라 형성되어 있고, 보조기체도입구(26)들은 몸체부(21)의 대략 중간부분에 위치되어 있다. 도 3에는 6개의 보조기체도입구(26)들이 몸체부(21)의 원주방향을 따라 등간격으로 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 보조기체도입구(26)들의 숫자 및 위치는 필요에 따라 적절하게 변경할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 이너케이스(30)는 아우터케이스(20)에 내장형으로 장착되어 있다. 이너케이스(30)는 원통형의 제1 몸체부(31)와, 제1 몸체부(31)의 전방에 연장되어 있는 대략 깔때기형의 헤드부(32)와, 제1 몸체부(31)와 동심을 이루는 원통형의 제2 몸체부(33)로 구성되어 있다. 제2 몸체부(33)의 선단과 후단은 선단개방단부(33a)와 후단개방단부(33b)로 형성되어 있고, 헤드부(32)의 중앙에는 축구멍(34)이 형성되어 있다.

또한, 아우터케이스(20)의 내면과 이너케이스(30)의 외면 사이에는 주기체도입구(23)를 통하여 도입되는 기체의 흐름을 기체배출구(25)로 유도하는 흡입통로 (27)가 형성되어 있다. 기체의 흐름 방향, 즉 후방으로 갈수록 단면적이 점진적으로 증가되는 확산형으로 형성되어 있는 흡입통로(27)는 기체의 흐름을 원활하게 유지한다. 그리고 대략 깔때기형을 이루고 있는 아우터케이스(20)의 헤드부(22)와 이너케이스(30)의 헤드부(32)에 의하여 흡입통로(27)의 전방 단면 형상도 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 대략 깔때기형으로 형성되어 아우터케이스(20)의 전방 중앙에 위치되어 있는 주기체도입구(23)를 통하여 도입되는 기체의 흐름을 아우터케이스(20)의 가장자리로 원활하게 유도한다.

제1 몸체부(31)의 외면에는 아우터케이스(20)의 보조기체도입구(26)들에 접속되는 다수의 보스(35)들이 형성되어 있고, 보스(35)들은 보조기체도입구(26)들과 연통하는 제1 통로(36)를 갖는다. 보스(35)들의 제1 통로(36)는 아우터케이스(20)와 이너케이스(30) 사이의 흡입통로(27)와 격리되어 있다. 이너케이스(30)의 제2 몸체부(33)는 전체 길이의 대략 절반에 해당하는 부분이 제1 몸체부(31)의 내측에 제1 몸체부(31)의 내면으로부터 이격되도록 진입되어 제1 몸체부(31)의 내면과 제2 몸체부(33)의 외면 사이에 보스(35)들의 제1 통로(36)와 연통되는 제2 통로(37)를 형성한다. 제2 몸체부(33)의 나머지 부분은 제1 몸체부(31)의 후방에 노출되어 있으며, 제2 몸체부(33)의 후단은 몸체부(21)의 후단과 일치되어 있다. 그리고 제1 몸체부(31)와 제2 몸체부(33) 사이의 제2 통로(37)는 제1 몸체부(31)의 전방 내부 공간(31a)을 통하여 제2 몸체부(33)의 선단개방단부(33a)와 연통되어 있다. 제1 몸체부(31)의 후단과 제2 몸체부(33)의 외면은 제2 통로(37)의 간격을 유지하는 다수의 리브(38)들에 의하여 일체형으로 연결되어 있고, 제2 통로(37)의 후방은 기밀을 유지하도록 장착되어 있는 실(Seal: 39)에 의하여 차단되어 있다.

도 1과 도 2를 다시 참조하면, 제2 몸체부(33)의 중앙에는 중공(41)을 갖는 중공축(40)이 자유롭게 회전할 수 있도록 장착되어 있고, 중공축(40)은 후술하는 회전자에 포함된다. 중공축(40)의 선단은 이너케이스(30)의 축구멍(34)을 통하여 아우터케이스(20)의 주기체도입구(23)에 노출되어 있고 후단은 제2 몸체부(33)의 후단개방단부(33b)에 근접하도록 위치되어 있다. 이너케이스(30)의 전방과 후방에는 중공축(40)의 양단을 지지하는 베어링수단(50)을 수용하는 프론트베어링하우징 (Front bearing housing: 60)과 리어베어링하우징(Rear bearing housing: 70)이 각각 마련되어 있다. 프론트베어링하우징(60)은 이너케이스(30)의 헤드부(33)의 내면에 축구멍(34)과 동심을 이루도록 일체형으로 형성되어 있고, 리어베어링하우징 (70)은 제2 몸체부(33)의 후방 내부 공간(33c)에 위치되어 후단개방단부(33b)를 완전히 폐쇄하도록 장착되어 있다.

한편, 본 발명의 전동기에 있어서 베어링수단(50)은 제1 레디얼기체베어링 (Radial gas bearing: 51), 제2 레디얼기체베어링(52), 제1 스러스트기체베어링 (Thrust gas bearing: 53)과 제2 스러스트기체베어링(54)으로 구성되어 있다. 이들 기체베어링(51∼54)들에 의해서는 소음, 마찰 등에 우수한 특성으로 중공축(40)의 고속 및 정밀 회전을 실현할 수 있고, 기체베어링(51∼54)들의 작동에 소요되는 기체는 후술하는 냉각기체회로를 통하여 공급되는 냉각용 기체를 사용한다. 냉각용 기체는 공기, 냉매가스를 사용할 수 있다.

제1 레디얼기체베어링(51)은 프론트베어링하우징(60)에 수용되어 중공축(40)의 선단과 근접하는 부분을 지지하며, 제2 레디얼기체베어링(52)은 리어베어링하우징(70)에 수용되어 중공축(40)의 후단과 근접하는 부분을 지지한다. 제1 스러스트기체베어링(53)과 제2 스러스트기체베어링(54)은 제2 레디얼기체베어링(52)의 후방에 근접하는 위치의 중공축(40)을 지지하도록 리어베어링하우징(70)에 수용되어 있다. 리어베어링하우징(70)의 후단에는 캡(71)이 장착되어 있으며, 제2 몸체부(33)의 내면에는 리어베어링하우징(70)의 이탈을 방지하는 결합링(72)이 결합되어 있다.

한편, 본 발명의 전동기는 중공축(40)의 외면에 자계를 발생하도록 구성되는 회전자(80)와, 이너케이스(30)의 제2 몸체부(33)에 회전자(80)와 공극(81)을 유지하도록 장착되어 회전자(80)를 회전시킬 수 있는 자계를 발생하는 고정자(90)를 구비한다. 고정자(90)는 코어(91)와 이 코어(91)에 감겨지는 다수의 코일(92)들로 구성되어 있다. 회전자(80)는 고정자(90)와 마찬가지로 코어(91)와 이 코어(91)에 감겨지는 다수의 코일들로 구성하거나 영구자석, 강자성체로 구성할 수 있다.

중공축(40)의 선단에는 아우터케이스(20)의 주기체도입구(23)에 위치되도록 중공축(40)의 선단에 임펠러(100)가 장착되어 있으며, 중공축(40)의 선단에는 임펠러(100)의 고정을 위하여 너트(101)가 체결되어 있다. 임펠러(100)는 중공축(40)과 함께 회전되어 아우터케이스(20)의 주기체도입구(23)를 통한 기체의 흡입력을 발생한다.

본 발명의 전동기에 있어서 임펠러(100)의 회전에 의하여 아우터케이스(20)의 주기체도입구(23)를 통하여 기체가 흡입되며 임펠러(100)의 전방 중심에는 저압이 형성된다. 아우터케이스(20)의 외부의 압력이 임펠러(100)의 전방의 압력보다 높기 때문에 아우터케이스(20)의 보조기체도입구(26)들을 통하여 냉각용 기체가 도입된다. 본 발명의 전동기는 임펠러(100)의 회전에 의하여 아우터케이스(20)의 보조기체도입구(26)들을 통하여 이너케이스(30)의 내부로 도입되는 냉각용 기체가 중공축(40), 베어링수단(50), 회전자(80)와 고정자(90)를 냉각한 후 중공축(40)의 중공(41)과 아우터케이스(20)의 주기체도입구(23)를 통하여 배출되도록 기체의 흐름을 유도하는 냉각기체회로(110)를 구비한다. 냉각기체회로(110)는 아우터케이스 (20)의 보조기체도입구(26)들, 이너케이스(30)의 제1 통로(36)들, 제1 통로(36)들을 따라 유도되는 기체를 이너케이스(30)의 전방을 향하여 유도하는 제2 통로(37), 회전자(80)와 고정자(90) 사이의 공극(81), 공극(81)을 경유하는 기체를 중공축 (40)의 후단으로 유도하는 제3 통로(73)로 이루어진다.

냉각기체회로(110)의 제3 통로(73)는 리어베어링하우징(70)의 외면에 형성되어 있는 다수의 벤트(Vent: 73a)들과, 중공축(40)의 후단과 리어베어링하우징(70)의 바닥, 즉 캡(71) 사이에 벤트(73a)들과 연통되도록 유지되어 있는 간격(73b)으로 구성되어 있다. 냉각기체회로(110)는 프론트베어링하우징(60)에 수용되어 있는 제1 레디얼기체베어링(51)의 작동에 요구되는 기체를 공급할 수 있도록 프론트베어링하우징(60)의 내부에 냉각용 기체의 도입을 유도하는 제4 통로(61)를 더 구비한다. 냉각기체회로(110)의 제4 통로(61)는 프론트베어링하우징(60)의 외면에 형성되어 있는 다수의 벤트(61a)들과, 제1 레디얼기체베어링(51)과 프론트베어링하우징 (60)의 바닥 사이에 벤트(61a)들과 연통되도록 유지되어 있는 간격(61b)으로 구성되어 있다.

지금부터는 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전동기에 대한 작용을 설명한다.

도 2와 도 4를 참조하면, 고정자(90)의 코일(92)들에 전류가 인가되면, 코어(91)의 자화에 의하여 발생되는 자력과 회전자(80)의 자력의 상호 작용에 의하여 회전자(80)가 회전되며, 회전자(80)의 회전에 의하여 중공축(40)과 임펠러(100)가 함께 회전된다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 임펠러(100)의 회전에 의하여 기체의 흡입력이 발생되면, 아우터케이스(20)의 주기체도입구(23)를 통하여 외부로부터 기체가 화살표 "A"로 나타낸 바와 같이 흡입되고, 흡입되는 기체는 흡입통로(27)를 통과하여 기체배출구(25)로 배출된다. 이와 같이 임펠러(100)가 회전하여 기체를 케이스 (10)의 전방으로부터 흡입하여 후방으로 배출하는 구조를 갖는 본 발명의 전동기는 기체의 흡입용 장치, 예를 들어 진공청소기, 에어컨용 압축기 등에 적합하게 사용할 수 있다.

한편, 임펠러(100)의 회전에 의하여 아우터케이스(20)의 주기체도입구(23)를 통하여 기체가 흡입되는 것과 동시에 임펠러(100)의 전방 중심에는 저압이 형성되며, 저압의 형성에 의하여 이너케이스(30)의 내부 기체는 중공축(40)의 중공(41)을 통하여 도 4의 화살표 "B"로 나타낸 바와 같이 배출되면서 이너케이스(30)의 내부도 저압으로 형성된다.

이너케이스(30)의 내부가 저압으로 형성되는 것에 의하여 아우터케이스(20)의 보조기체도입구(26)들을 통하여 도 4의 화살표 "C"로 나타낸 바와 같이 냉각용 기체가 도입되고, 도입되는 냉각용 기체는 이너케이스(30)의 제1 통로(36)들과 제2 통로(37)를 통하여 이너케이스(30)의 전방, 즉 제1 몸체부(31)의 전방 내부 공간 (31a)으로 공급된다. 이너케이스(30)의 내부 전방으로 공급되는 냉각용 기체 중 일부는 제4 통로(61)의 벤트(61a)들을 통하여 간격(61b)으로 도입된 후, 프론트베어링하우징(60)에 수용되어 있는 제1 레디얼기체베어링(51)을 통과하면서 제1 레디얼기체베어링(51)의 작동을 보조한다.

계속해서, 케이스(10)의 내부 전방으로 공급되는 나머지 냉각용 기체와 제1 레디얼기체베어링(51)을 통과한 냉각용 기체는 회전자(80)와 고정자(90) 사이의 공극(81)을 통과하여 이너케이스(30)의 후방, 즉 제2 몸체부(33)의 후방 내부 공간 (33c)으로 공급된다. 이너케이스(30)의 내부 후방으로 공급되는 냉각용 기체 중 일부는 리어베어링하우징(70)에 수용되어 있는 제2 레디얼기체베어링(52), 제1 스러스트기체베어링(53)과 제2 스러스트기체베어링(54)을 순차적으로 통과하면서 제2 레디얼기체베어링(52), 제1 스러스트기체베어링(53)과 제2 스러스트기체베어링(54) 각각의 작동을 보조한 후, 리어베어링하우징(70)의 간격(73b)으로 공급된다.

또한, 제2 몸체부(33)의 후방 내부 공간(33c)으로 공급되는 나머지 냉각용 기체는 리어베어링하우징(70)의 벤트(73a)들을 통하여 간격(73b)으로 도입되고, 리어베어링하우징(70)의 간격(73b)으로 도입되는 냉각용 기체는 중공축(40)의 중공 (41)과 아우터케이스(20)의 주기체도입구(23)를 통하여 배출된다. 이와 같이 냉각기체회로(110)를 따라 케이스(10)의 내부 공간 전체를 흐르는 냉각용 기체는 중공축(40), 베어링수단(50), 회전자(80)와 고정자(90) 등의 구성요소를 효율적으로 냉각시켜 열화, 마모 및 손상을 방지한다. 이 결과, 본 발명에 따른 전동기의 성능 및 수명을 보장하여 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다. 그리고 케이스(10)의 아우터케이스(20), 이너케이스(30)와 중공축(40)의 중공(41)을 경유하는 간단한 냉각기체회로(110)의 구조에 의하여 본 발명의 전동기를 용이하게 소형화하여 제작할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전동기에 의하면, 케이스의 내부 공간 전체를 경유할 수 있도록 설계되어 있는 냉각기체회로를 따라 흐르는 냉각용 기체에 의하여 전동기의 구성요소에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각하여 구성요소의 열화, 마모 및 손상을 방지함으로써, 수명과 성능을 보장하여 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 간단한 냉각기체회로의 구조에 의하여 용이하게 소형화하여 제작할 수 있으며, 임펠러의 회전에 의하여 주기체도입구를 통하여 흡입되는 기체와 냉각기체회로로 도입되는 냉각용 기체가 별개의 흐름을 유지하여 기체의 흡입용 장치, 예를 들어 진공청소기, 에어컨용 압축기 등에 적합하게 사용할 수 있다. 그리고 소음, 마찰 등에 우수한 특성으로 중공축의 고속 및 정밀 회전을 구현하는 기체베어링들의 작동에 소요되는 기체를 냉각기체회로를 통하여 원활하게 공급할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동기의 구성을 분리하여 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 전동기의 구성을 나타낸 단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 전동기에서 냉각용 기체의 흐름을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 케이스 20: 아우터케이스

21: 몸체부 23: 주기체도입구

25: 기체배출구 26: 보조기체도입구

27: 흡입통로 30: 이너케이스

31: 제1 몸체부 33: 제2 몸체부

33a: 선단개방단부 33b: 후단개방단부

36: 제1 통로 37: 제2 통로

40: 중공축 41: 중공

50: 베어링수단 51: 제1 레디얼기체베어링

52: 제2 레디얼기체베어링 53: 제1 스러스트기체베어링

54: 제2 스러스트기체베어링 60: 프론트베어링하우징

61: 제4 통로 70: 리어베어링하우징

73: 제3 통로 80: 회전자

90: 고정자 100: 임펠러

110: 냉각기체회로

Claims

기체의 도입을 위한 주기체도입구와 기체의 배출을 위한 기체배출구와 냉각용 기체의 도입을 위한 다수의 보조기체도입구들이 형성되어 있는 케이스와;

상기 케이스의 중앙에 회전할 수 있도록 장착되고, 중공축을 가지며, 자계를 발생하는 회전자와;

상기 케이스에 상기 회전자의 양단을 회전할 수 있도록 지지하는 베어링수단과;

상기 케이스에 상기 회전자와 공극을 유지하도록 장착되고, 상기 회전자를 회전시킬 수 있는 자계를 발생하는 고정자와;

상기 케이스의 주기체도입구에 위치되도록 상기 회전자의 선단에 장착되는 임펠러로 구성되고,

상기 임펠러의 회전에 의하여 상기 케이스의 보조기체도입구들을 통하여 상기 케이스의 내부로 도입되는 냉각용 기체가 상기 회전자와 고정자를 냉각한 후 상기 회전자의 중공축과 상기 케이스의 주기체도입구를 통하여 배출되도록 냉각용 기체의 흐름을 유도하는 냉각기체회로가 구비되어 있는 전동기.
제 1 항에 있어서, 상기 케이스는,

상기 주기체도입구, 기체배출구와 보조기체도입구들이 형성되는 아우터케이스와;

상기 아우터케이스의 내측에 장착되고, 상기 아우터케이스의 주기체도입구를 통하여 도입되는 기체를 상기 기체배출구로 유도할 수 있도록 상기 아우터케이스의 내면과 그 외면 사이에 형성되는 흡입통로와, 외면에 상기 아우터케이스의 보조기체도입구들과 연통되도록 형성되는 다수의 제1 통로들과, 상기 제1 통로들을 따라 유도되는 냉각용 기체를 전방을 향하여 유도하는 제2 통로와, 상기 제2 통로를 통하여 상기 회전자와 고정자 사이의 공극을 경유하는 냉각용 기체를 상기 회전자의 후단으로 유도하는 제3 통로를 갖는 이너케이스로 구성되어 있는 전동기.
제 1 항에 있어서, 상기 베어링수단은 상기 케이스의 전방에 구성되어 있는 프론트베어링하우징에 수용되는 제1 레디얼기체베어링을 구비하며, 상기 프론트베어링하우징에는 냉각용 기체의 흐름을 유도하는 제4 통로가 형성되어 있는 전동기.
제 3 항에 있어서, 상기 베어링수단은 상기 케이스의 후방에 구성되어 있는 리어베어링하우징에 수용되는 제2 레디얼기체베어링과, 상기 제2 레디얼기체베어링의 후방에 근접하여 상기 회전자를 지지하는 제1 스러스트기체베어링과 제2 스러스트기체베어링을 더 구비하며, 상기 리어베어링하우징은 상기 케이스를 구성하는 이너케이스의 후방 중앙을 폐쇄하도록 장착되고, 상기 리어베어링하우징에는 상기 회전자의 후단으로 냉각용 기체의 흐름을 유도하는 제3 통로가 형성되어 있는 전동기.
제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 주기체도입구, 기체배출구와 보조기체도입구들이 형성되어 있는 아우터케이스와, 상기 아우터케이스의 내측에 장착되는 이너케이스로 구성되고, 상기 냉각기체회로는 상기 이너케이스의 외면에 상기 아우터케이스의 보조기체도입구들과 연통되도록 형성되는 다수의 제1 통로들과, 상기 제1 통로들을 따라 유도되는 냉각용 기체를 상기 이너케이스의 전방을 향하여 유도하는 제2 통로와, 상기 제2 통로를 통하여 상기 회전자와 고정자 사이의 공극을 경유하는 냉각용 기체를 상기 회전자의 후단으로 유도하는 제3 통로로 이루어지는 전동기.
제 5 항에 있어서, 상기 냉각기체회로의 제3 통로는 상기 이너케이스의 후방에 상기 회전자의 후단을 수용하도록 장착되는 리어베어링하우징의 외면에 형성되어 있는 다수의 벤트들과, 상기 회전자의 후단과 리어베어링하우징의 바닥 사이에 상기 리어베어링하우징의 벤트들과 연통되도록 유지되어 있는 간격으로 이루어지는 전동기.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 냉각기체회로는 상기 케이스의 전방에 상기 회전자의 선단을 지지하는 상기 베어링수단의 제1 레디얼기체베어링을 수용하도록 구성되어 있는 프론트베어링하우징의 내부에 냉각용 기체의 도입을 유도하는 제4 통로를 더 구비하며, 상기 제4 통로는 상기 프론트베어링하우징의 외면에 형성되어 있는 다수의 벤트들과, 상기 제1 레디얼기체베어링과 프론트베어링하우징의 바닥 사이에 상기 프론트베어링하우징의 벤트들과 연통되도록 유지되어 있는 간격으로 이루어지는 전동기.
제 7 항에 있어서, 상기 중공축은 상기 임펠러의 회전에 의하여 상기 임펠러의 전방에 형성되는 상기 케이스의 외부의 압력보다 낮은 저압에 의하여 상기 케이스의 외부에서 유입되는 냉각용 기체가 상기 제1 통로들, 제2 통로, 제3 통로와 제4 통로를 통하여 흐름을 유지할 수 있도록 하는 중공을 갖는 전동기.