KR20110089716A - 전동기 및 이의 냉각유닛 - Google Patents

Abstract

냉각제의 순환효율을 향상시킬 수 있는 전동기 및 이의 냉각유닛이 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 전동기는, 중공의 프레임 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동유닛 및, 구동유닛으로부터 발생된 열을 냉각시키는 냉각유닛을 포함하며, 냉각유닛은, 프레임의 내주면과 외주면 사이에 형성되어, 냉각제의 이동경로를 제공하는 복수의 냉각유로 및, 프레임의 내주면과 외주면 사이에 형성되어 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 냉각유로 사이를 상호 연통시킴으로써 냉각제를 순환시키는 연통유로를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 프레임에 형성된 복수의 냉각유로가 상호 연통함으로써 냉각제의 순환을 가이드함에 따라, 냉각제가 순환되는 도중에 누출됨을 차단할 수 있어 냉각성 향상을 기대할 수 있게 된다.

Description

전동기 및 이의 냉각유닛{A ELECTRIC MOTOR AND COOLING UNIT THEREOF}

본 발명은 전동기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전동기의 내부에서 발생된 열을 냉각시키는 냉각제의 누출을 차단하면서 제조성을 향상시킬 수 있는 전동기 및 이의 냉각유닛을 제공하기 위한 것이다.

일반적으로 전동기는 자력을 가지는 회전자와 코일이 권선된 고정자를 구비하여, 상기 고정자에 권선된 코일에 인가된 전류에 의해 발생된 자속과 회전자의 전자기유도에 의해 회전자가 회전함에 따른, 회전축의 동력을 이용하는 기기이다. 이러한 전동기는 상기 고정자와 회전자가 중공의 원통 프레임 상에 설치되며, 상기 원통형 프레임의 회전축이 상기 회전자와 연결되어 회전된다.

한편, 상기 전동기는 작동 중에 마찰 등과 같은 이유로 열이 발생되며, 이러한 열은 전동기의 성능을 저하시킴에 따라 냉각장치가 요구된다. 일반적인 전동기의 냉각장치는 냉각팬을 이용한 공냉식과, 냉각수를 이용한 수냉식이 있다. 여기서, 상기 수냉식의 경우, 상기 프레임의 내주면과 외주면 사이에 길이방향으로 단면이 원형인 복수의 냉각유로가 형성되며, 상기 프레임의 양단에 결합되는 브라켓에 상기 복수의 냉각유로 상호 이웃하는 두 냉각유로를 상호 연통시키는 연통홈이 형성되어, 상기 냉각수를 순환시킨다. 이때, 상기 연통홈은 상호 이웃하는 두 냉각유로를 상호 연통시키도록 대략 타원형의 형상을 가진다.

이러한 구성에 의하면, 상기 전동기의 프레임에 형성된 냉각유로의 입구로 상기 냉각수가 유입되면, 상기 냉각수가 상기 냉각유로를 따라 길이방향으로 이동한 후, 상기 연통홈을 통해 이웃하는 냉각유로로 유입되어 순환하게 된다. 이에 따라, 상기 연통홈의 위치가 상호 이웃하는 두 냉각유로에 정확히 일치하지 않을 경우, 상기 냉각수의 누수가 발생된다. 이러한 냉각수의 누수는 상기 전동기의 성능 저하를 야기함과 아울러, 안전사고 발생의 원인이 있다.

한편, 상기 냉각수의 누수를 방지하기 위해서는 상기 프레임 및 브라켓의 정밀 가공과 함께 추가 가공도 요구됨에 따라, 제조원가 상승에 따른 경제성 저하가 야기된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 냉각제의 누출로 인한 냉각효율 저하를 개선할 수 있는 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 조립성 및 제조성이 향상된 전동기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적이 달성된 전동기의 냉각유닛을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전동기는, 구동유닛 및 냉각유닛을 포함한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 구동유닛은, 중공의 프레임 내부에 설치되어 회전력을 발생시킨다.

상기 냉각유닛은 상기 구동유닛으로부터 발생된 열을 냉각시킨다. 이를 위해, 상기 냉각유닛은 상기 프레임의 내주면과 외주면 사이에 형성되어, 냉각제의 이동경로를 제공하는 복수의 냉각유로 및, 상기 프레임의 내주면과 외주면 사이에 형성되어, 상기 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 냉각유로를 연통시켜 상기 냉각제를 순환시키는 연통유로를 포함한다.

여기서, 상기 복수의 냉각유로는 상기 프레임의 원주방향으로 상호 나란하게 이격되되, 상기 프레임을 길이방향으로 관통하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 복수의 냉각유로 중 어느 하나는 상기 냉각제가 유입되는 유입구와 연통하며, 상기 복수의 냉각유로 중 다른 하나는 상기 냉각제가 배출되는 배출구와 연통하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 연통유로는, 상기 프레임의 일단을 통해 노출되는 복수의 냉각유로 일단을 상호 연통시키는 복수의 제1연통로 및, 상기 프레임의 타단을 통해 노출되는 복수의 냉각유로 타단을 상호 연통시키는 복수의 제2연통로를 포함한다. 여기서, 상기 제1연통로와, 상기 제2연통로는 상호 마주하지 않고 어긋하게 마련됨으로써, 상기 복수의 냉각유로를 "ㄹ"자 형상으로 상호 연통시키는 것이 좋다.

참고로, 상기 몸체유닛은 상기 프레임의 양단을 커버하는 브라켓을 포함하며, 상기 브라켓에 의해 상기 냉각유로 및 연통홈이 밀폐되는 것이 좋다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 전동기의 냉각유닛은, 프레임의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동유닛으로부터 발생된 열을 냉각시키는 것으로서, 상기 프레임의 내주면과 외주면 사이에 형성되어, 냉각제의 유로를 제공하는 복수의 냉각유로 및, 상기 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 두 냉각유로를 상호 연통시키는 연통유로를 포함한다.

여기서, 상기 연통유로는, 상기 프레임의 일단을 통해 노출되는 상기 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 두 냉각유로 각각의 일단을 상호 연통시키도록 상기 프레임의 원주방향으로 형성되는 제1연통로 및, 상기 프레임의 타단을 통해 노출되는 상기 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 두 냉각유로 각각의 타단을 상호 연통시키도록 상기 프레임의 원주방향으로 형성되는 제2연통로를 포함한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 전동기를 구성하는 프레임에 복수의 냉각유로와, 복수의 냉각유로를 연통시키는 연통유로를 형성시킴으로써, 프레임을 냉각시키는 냉각제가 프레임으로부터 누출됨을 차단할 수 있게 된다. 그로 인해, 냉각효율 향상과 함께, 냉각제의 누출로 인한 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있게 된다.

둘째, 냉각유로가 프레임의 길이방향으로 연장되어 복수개가 나란하도록 배치되며 이들을 연통유로가 상호 연통시킴에 따라, 냉각제가 프레임의 전영역을 순환하면서 냉각시킬 수 있게 된다.

셋째, 프레임의 양단에 결합되는 브라켓에 냉각유로가 형성되지 않음으로 인해, 종래의 브라켓과 프레임의 조립위치가 정확히 일치하지 않을 경우 발생되었던 냉각제의 누출 문제를 개선할 수 있게 된다. 그로 인해, 프레임에 대한 브라켓의 결합 조립성을 향상시킬 수 있음과 아울러, 브라켓에 대한 추가 가공이 요구되지 않음에 따른 제조성 향상도 기대할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 전동기를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도, 그리고,
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1의 도시와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전동기(1)는 구동유닛(10) 및 냉각유닛(20)을 포함한다.

상기 구동유닛(10)은 중공의 프레임(11)의 내부에 설치되어, 회전력을 발생시킨다. 여기서, 상기 프레임(11)은 양단이 개방되며 길이방향으로 일정 직경을 가지는 단면이 원형인 관으로 예시한다. 이때, 상기 프레임(11)의 개방된 양단은 브라켓(12)에 의해 커버된다. 여기서, 상기 브라켓(12)은 상기 프레임(11)의 직경에 대응되는 직경을 가지고 상기 프레임(11)에 결합됨으로써, 전체 외형이 원기둥 형상을 가지게 된다.

참고로, 본 실시예에서는 상기 프레임(11)의 단면이 원형으로 형성됨으로써 전체 외관이 원기둥인 것으로 예시하였으나 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 프레임(11)의 단면이 다각형으로 형성되어 전체 외관이 다각기둥일 수도 있음은 당연하다.

이러한 구동유닛(10)은 상기 프레임(11)의 내부에 설치되는 고정자(13)와 회전자(14)를 포함한다. 상기 고정자(13)는 상기 프레임(11)의 내주면에 설치되며, 상기 회전자(14)는 고정자(13)의 내주면과 마주하도록 설치된다. 이때, 상기 고정자(13)는 전류가 인가되는 코일이 권선되며, 상기 회전자(14)는 자력을 가지는 예컨대, 영구자석으로 구성된다. 이러한 코일이 권선된 고정자(13)에 전류가 인가되어 자력이 발생하면, 상기 회전자(14)의 전자기유도에 의해 회전자(14)가 회전하게 된다. 한편, 상기 회전자(14)는 베어링(15)을 사이에 두고 회전축(16)과 연결됨으로써, 상기 회전축(16)을 회전 구동시키게 된다.

상기 냉각유닛(20)은 상기 구동유닛(10)으로부터 회전 구동시 발생되는 열을 냉각시킨다. 본 실시예에서는, 상기 냉각유닛(20)이 냉각수와 같은 냉각제(C)를 이용해 프레임(11)을 냉각시키는 것으로 예시한다. 이러한 냉각유닛(20)은 냉각유로(30) 및 연통유로(40)를 포함한다. 참고로, 도 1 내지 도 3에서는 설명의 편의를 위해, 냉각제(C)를 순환방향에 대응하여 화살표로 표시하였다.

상기 냉각유로(30)는 상기 프레임(11)의 내주면과 외주면 사이의 공간에 형성되어, 상기 냉각제(C)의 이동경로를 제공한다. 여기서, 상기 냉각유로(30)는 상기 프레임(11)의 길이방향으로 연장되도록 형성되며, 복수개가 상기 프레임(11)의 원주방향으로 상호 이격되어 나란하도록 배치된다. 아울러, 상기 복수의 냉각유로(30)는 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 상기 프레임(11)을 길이방향으로 관통하도록 형성된다. 즉, 상기 복수의 냉각유로(30)의 일단(31)과, 상기 일단(31)으로부터 프레임(11)의 길이방향으로 이격된 타단(32)이 상기 프레임(11)의 양단을 통해 노출됨으로써, 상기 복수의 냉각유로(30)의 길이는 프레임(11)의 길이에 대응되는 것이다. 이렇게 프레임(11)의 외부로 개방된 복수의 냉각유로(30)의 일단(31)과 타단(32)은 브라켓(12)에 의해 밀폐된다.

한편, 상기 복수의 냉각유로(30) 중 어느 하나에는 상기 프레임(11)에 관통 형성되어 냉각제(C)가 유입되는 유입구(33)와 연통한다. 또한, 상기 복수의 냉각유로(30) 중 상기 유입구(33)와 연통하는 냉각유로(30)와 다른 냉각유로(30)는 순환된 냉각제(C)가 배출되도록 프레임(11)에 관통 형성된 배출구(34)와 연통한다. 본 실시예에서는 도 1의 도시와 같이, 상기 유입구(33)와 배출구(34)가 상호 나란하도록 배치되는 것으로 예시하며, 냉각유로(30)의 일단(31)에 치우치게 위치하는 것으로 예시하였다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 유입구(33)와 배출구(34)의 위치가 가변될 수도 있음은 당연하다.

참고로, 상기 냉각유로(30)는 단면이 원형인 관으로 형성됨이 바람직하다. 그러나, 이러한 냉각유로(30)의 형상도 단면이 원형인 것으로 한정되지 않으며, 단면이 다각형일 수도 있음은 당연하다.

상기 연통유로(40)는 상기 복수의 냉각유로(30) 중, 상호 이웃하는 냉각유로(30)의 사이를 상호 연통시킴으로써, 복수의 냉각유로(30)로 냉각제(C)가 순환되도록 가이드한다. 이러한 연통유로(40)는 상기 이웃하는 두 냉각유로(30) 각각의 일단(31)을 상호 연통시키는 복수의 제1연통로(41)와, 상기 이웃하는 두 냉각유로(30) 각각의 타단(32)을 상호 연통시키는 복수의 제2연통로(42)를 포함한다. 여기서, 상기 제1연통로(41)는 상기 프레임(11)의 일단을 통해 노출되며, 상기 제2연통로(42)는 프레임(11)의 타단을 통해 노출된다. 아울러, 상기 제1 및 제2연통로(41)(42)는 상기 프레임(11)의 원주방향으로 형성되어 상호 이웃하는 두 냉각유로(30)를 연통시킨다.

본 실시예에서는, 도 3의 도시와 같이, 상기 제1 및 제2연통로(41)(42)는 상호 마주하지 않고 어긋나게 마련됨으로써, 복수의 냉각유로(30)를 "ㄹ"자 형상으로 상호 연통시킨다. 구체적으로, 상기 복수의 냉각유로(30) 중 상호 이웃하는 두 냉각유로(30) 각각의 일단(31)이 제1연통로(41)로 연결되며, 제1연통로(41)로 상호 연통된 두 냉각유로(30)는 각각 이웃하는 다른 냉각유로(30)와 타단(32)이 제2연통로(42)로 상호 연통된다. 이러한 제1 및 제2연통로(41)(42)를 구비하는 연통유로(40)에 의해, 상기 복수의 냉각유로(30)를 냉각제(C)가 도시된 화살표와 같이 일방향으로 순환할 수 있게 된다.

그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 제1 및 제2연통로(41)(42)가 상호 마주하도록 설치되어, 상기 복수의 냉각유로(30)로 냉각제(C)를 다방향으로 순환시키는 변형예도 가능하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전동기(1)의 냉각동작을 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명하면, 다음과 같다.

도 1의 도시와 같이, 상기 복수의 냉각유로(30) 중, 어느 한 냉각유로(30)의 일단(31) 측과 연통하는 유입구(33)를 통해 냉각제(C)가 유입되면, 도 2의 도시와 같이, 냉각제(C)가 냉각유로(30)의 일단(31)으로부터 타단(32)측으로 냉각유로(30)를 따라 이동하게 된다. 즉, 상기 냉각제(C)가 프레임(11)의 길이방향을 따라 이동하는 것이다.

상기 냉각유로(30)의 일단(31)으로부터 타단(32)으로 이동된 냉각제(C)는 도 3의 도시와 같이, 제2연통로(42)를 통해 이웃하는 냉각유로(30)의 타단(32)으로 진입하여 다시 일단(31)을 향해 냉각유로(30)를 따라 이동하게 된다. 그후, 다시 냉각유로(30)의 일단(31)과 연결된 제1연통로(41)를 통해 이웃하는 냉각유로(30)로 이동된 냉각제(C)는 다시 타단(32)을 향해 이동하게 된다. 상기 제1 및 제2연통로(41)(42)를 통해 복수의 냉각유로(30)를 "ㄹ"자 형상으로 모두 경유한 냉각제(C)는 배출구(34)를 통해 배출된다.

이상과 같이 프레임(11)의 길이방향으로 나란하게 마련된 복수의 냉각유로(30)를 냉각제(C)가 제1 및 제2연통로(41)(42)를 구비하는 연통유로(40)를 통해 순환됨으로써, 상기 프레임(11)이 전 영역이 냉각될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 전동기 10: 구동유닛
11: 프레임 13: 고정자
14: 회전자 20: 냉각유닛
30: 냉각유로 31: 일단
32: 타단 33: 유입구
34: 배출구 40: 연통유로
41: 제1연통로 42: 제2연통로

Claims (10)

1. 중공의 프레임 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동유닛; 및
   상기 구동유닛으로부터 발생된 열을 냉각시키는 냉각유닛;
   을 포함하며,
   상기 냉각유닛은,
   상기 프레임의 내주면과 외주면 사이에 형성되어, 냉각제의 이동경로를 제공하는 복수의 냉각유로; 및
   상기 프레임의 내주면과 외주면 사이에 형성되어, 상기 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 냉각유로를 연통시켜 상기 냉각제를 순환시키는 연통유로;
   를 포함하는 전동기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 냉각유로는 상기 프레임의 원주방향으로 상호 나란하게 이격되되, 상기 프레임을 길이방향으로 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 냉각유로 중 어느 하나는 상기 냉각제가 유입되는 유입구와 연통하며, 상기 복수의 냉각유로 중 다른 하나는 상기 냉각제가 배출되는 배출구와 연통하는 것을 특징으로 하는 전동기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 연통유로는, 상기 프레임의 일단을 통해 노출되는 복수의 냉각유로 일단을 상호 연통시키는 복수의 제1연통로 및, 상기 프레임의 타단을 통해 노출되는 복수의 냉각유로 타단을 상호 연통시키는 복수의 제2연통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1연통로와, 상기 제2연통로는 상호 마주하지 않고 어긋하게 마련됨으로써, 상기 복수의 냉각유로를 "ㄹ"자 형상으로 상호 연통시키는 것을 특징으로 하는 전동기.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 몸체유닛은 상기 프레임의 양단을 커버하는 브라켓을 포함하며,
   상기 브라켓에 의해 상기 냉각유로 및 연통홈이 밀폐되는 것을 특징으로 하는 전동기.
7. 프레임의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동유닛으로부터 발생된 열을 냉각시키는 전동기의 냉각유닛에 있어서,
   상기 프레임의 내주면과 외주면 사이에 형성되어, 냉각제의 유로를 제공하는 복수의 냉각유로; 및
   상기 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 두 냉각유로를 상호 연통시키는 연통유로;
   를 포함하는 전동기의 냉각유닛.
8. 제7항에 있어서,
   상기 복수의 냉각유로는 상기 프레임의 원주방향으로 상호 나란하게 이격되되, 상기 프레임을 길이방향으로 관통하도록 형성되며,
   상기 프레임의 양단에 결합되는 브라켓에 의해 상기 복수의 냉각유로가 밀폐되는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각유닛.
9. 제8항에 있어서,
   상기 연통유로는,
   상기 프레임의 일단을 통해 노출되는 상기 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 두 냉각유로 각각의 일단을 상호 연통시키도록 상기 프레임의 원주방향으로 형성되는 복수의 제1연통로; 및
   상기 프레임의 타단을 통해 노출되는 상기 복수의 냉각유로 중, 상호 이웃하는 두 냉각유로 각각의 타단을 상호 연통시키도록 상기 프레임의 원주방향으로 형성되는 복수의 제2연통로;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각유닛.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1연통로와, 상기 제2연통로는 상호 마주하지 않고 어긋하게 마련됨으로써, 상기 복수의 냉각유로를 "ㄹ"자 형상으로 상호 연통시키는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각유닛.
    

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