KR20130028066A - 전동기 유닛 - Google Patents

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KR20130028066A
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motor unit
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게르하르트 도르
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 전동기 유닛(5)에 관한 것으로서, 전동기 유닛(5)은 전동기(1)와, 열교환기(2)와, 전동기(1)용 인버터(3)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 비용면에서 유리한 콤팩트한 전동기 유닛을 제공하기 위해, 열교환기(2)는 전동기(1)뿐만 아니라 인버터(3)도 냉각하도록 구성된다.

Description

전동기 유닛{MOTOR UNIT}
본 발명은 전동기, 열교환기 및 전동기용 인버터를 포함하는 전동기 유닛에 관한 것이다.
현재 저전압 전동기는 주로 리브 냉각식 기계로서 형성된다. 그와 같은 종류의 기계는 전원 네트워크 작동 또는 인버터에서 이용된다.
이때 인버터는 대개는 정적으로 전동기 앞에 다소 멀리 떨어져 위치하는 캐비닛 형식 장치이다. 많은 경우에 인버터로부터 전동기로의 매우 긴 라인이 필요하다. 이들 경우에는 케이블 내에 발생하는 반사 때문에 매우 높은 피크 전압이 가해진다. 이와 같은 피크 전압은 예를 들어 권선 절연에 문제를 야기할 수 있으며 베어링 전류에 문제를 야기할 수 있다.
또한, 고전압 전동기에 있어서 열교환기를 전동기 옆에 설치하는 것은 주지의 사실이다. 이에 의해 전동기의 냉각이 개선될 수 있다.
본 발명의 과제는 비용면에서 유리한 콤팩트한 전동기 유닛을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따라 상기 과제는 제1항에 따른 장치를 통해, 즉 전동기 유닛을 통해 해결되며, 전동기 유닛은 전동기, 열교환기 및 전동기용 인버터를 포함하며, 열교환기는 전동기뿐만 아니라 인버터도 냉각하도록 구성된다.
단지 하나의 열교환기가 전동기뿐만 아니라 인버터도 냉각하기 때문에, 인버터나 전동기를 별도로 냉각할 필요성이 없어진다. 특히, 바람직하게는 컨트롤 유닛과 파워 모듈을 포함하는 인버터가 상응하는 배치에 의해 또는 전동기를 위해 제공된 열교환기 내에 통합됨으로써 함께 냉각될 수 있다.
그 결과 전동기, 열교환기 및 인버터는 콤팩트한 전동기 유닛을 형성하고, 이러한 전동기 유닛은 이미 제조시에 배선 작업이 완료되고 파라미터화도 이루어질 수 있다. 이런 경우 얻어지는 장점은 전동기 및 열교환기와 인버터를 제조 후에 전적으로 테스트해 볼 수 있으므로 종래의 방식과 같이 고객에 이르러서야 배선 작업과 테스트가 이루어질 필요가 없다는 것이다. 당업자가 실시하는 인버터와 전동기 사이의 배선 작업이 최종 고객을 위해 완전히 사라진다. 다른 장점은 최종 고객 요구에 맞춰진 콤팩트한 전동기 유닛을 최종 고객에게 제공할 수 있으므로, 전동기와 인버터의 최적 작동 및 최적 냉각이 최종 고객에게 보장할 수 있다는 것이다.
또한, 전동기에 인버터를 통합함으로써 분산형 회전수 폐회로 제어가 고객에 의해 가능해진다.
그와 같은 전동기 유닛을 이용하면, 고객 요구에 최적으로 맞춰진 전동기 유닛이 고객에게 제공될 수 있어서 인버터와 전동기를 위한 복잡한 배선 작업이 고객에게 부과되지 않을 수 있다. 그 외에 최종 소비자는 콤팩트한 전동기 유닛을 통해 공간 절약을 이룰 수 있는데, 최종 소비자가 인버터 및 인버터의 냉각을 위해 별도의 공간을 마련할 필요가 없기 때문이다. 전동기 및 인버터를 열교환기를 통해 동시에 냉각하기 때문에 매우 콤팩트한 전동기 유닛이 제공될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예에서 전동기와 인버터 사이에는 열교환기가 배치되며 전동기 및 인버터와 연결되어 있다.
전동기와 인버터 사이에 열교환기를 배치하기 때문에 전동기 및 인버터의 최적 냉각이 보장될 수 있다. 이때 전동기 및 인버터와 열교환기가 바람직하게는 직접 결합되므로, 전동기와 열교환기 사이 및 인버터와 열교환기 사이에 가능한 한 양호한 열 전달이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서 열교환기의 하우징은 인버터를 포함한다.
그 결과 열교환기의 하우징은 전동기의 하우징과 직접 연결되어 있다. 열교환기의 하우징에 인버터를 통합하여 특히 공간 절약형 구조가 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서 열교환기는 열교환기 내부로 냉매의 유입을 위한 제1 개구 및 열교환기 내부로부터 냉매의 유출을 위한 제2 개구를 포함한다.
당 실시예에서 냉매는 기체, 액체 또는 상 전이가 가능하면 기체/액체가 될 수 있다. 액상 냉매의 경우, 예를 들어 수냉식에서 열교환기를 통해, 바람직하게는 삽입된 워터 레지스터를 통해 냉각이 이루어진다. 상응하는 냉각용 부속을 통한 IP23의 폐쇄 통풍(enclosed ventilation)을 통해 열교환기를 구현하는 것도 생각해 볼 수 있다.
열교환기의 냉매는 제1 개구에 의해 열교환기의 내실로 유입되고 제2 개구에 의해 열교환기로부터 유출된다. 그 결과 냉매는 열교환기를 통해서 안내되므로, 열교환기 내에서 냉각이 이루어진다. 이때 열교환기의 전체 내실이 냉각되는 것이 바람직하다.
냉매를 위해 제1 개구 및 제2 개구까지 열교환기가 폐쇄형 유닛을 형성하는 것이 바람직하므로, 냉매는 단지 제1 개구 및 제2 개구에 의해 전동기 유닛 안으로 유입되거나, 이로부터 유출될 수 있다. 이때 어느 한 개구는 예를 들어 격자 구조 하우징을 통해 형성될 수 있다.
열교환기를 통해 전동기 유닛의 최적 냉각이 보장될 수 있다. 바람직하게는 인버터가 열교환기와 연결되어 있으므로, 인버터에 있어서 열을 초래하는 요소들이 가능한 한 직접 열교환기에 연결된다. 마찬가지로 열교환기는 전동기의 열 임계 지점들과 접촉하여야 한다.
본 발명의 다른 유리한 실시에서 냉매는 기체 형태이다.
이때 열교환기는 바람직하게는 공냉식 열교환기로서 구현되어 있다. 열교환기가 팬을 갖는 것이 바람직하므로, 의도한 대로 열교환기의 내부를 통해서 공기 스트림이 만들어질 수 있다. 게다가 팬에 의해 열교환기의 냉각 성능이 개회로 제어될 수 있다. 이용하려는 전동기 부하와 관련하여 열교환기가 의도한 대로 폐회로 제어될 수 있다. 마찬가지로 냉각하려는 인버터에도 의도한 대로 접근할 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서 전동기와 인버터는, 일부 냉매가 직접 열교환기의 내실을 통해서 안내될 뿐만 아니라 열교환기에 의해 전동기의 내실을 통해서 부분적으로 안내될 수도 있는 구조를 갖는다.
그 결과 일부 냉매는 직접 열교환기의 내실을 통해서 제2 개구로 안내되고, 다른 일부는 열교환기의 내실에 의해 부분적으로 전동기 하우징의 내실 안으로 안내된다. 바람직하게 냉매는 전동기의 하우징의 내실 안에서 의도한 대로 열 발생 지점들로 안내되므로, 냉각이 최적화될 수 있다.
냉매가 부분적으로 전동기의 내실을 통해서 안내되므로, 냉매의 이송은 전동기의 샤프트 장착 팬을 통해 이루어질 수 있다. 이와 같이 열교환기 내에서 유동이 자동으로 형성되므로, 열교환기를 위한 별도의 벤틸레이터가 절약될 수 있다. 그러므로 전동기 내부에 도달하는 냉매를 통해 전동기의 최적 냉각이 보장될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서 냉매의 일부가 인버터를 통해서 안내되도록 인버터가 형성되고 열교환기 쪽에 배치된다.
그 결과 냉매의 일부가 인버터를 통해서 안내되도록, 인버터는 열교환기 내에 직접 배치되거나 열교환기에 배치된다. 이때, 인버터는 바람직하게는 냉매의 일부가 인버터를 거의 완전히 관류하는 구조를 갖는다. 인버터가 냉매에 의해 관류될 수 있도록, 인버터는 이를 대비해 상응하는 개구들을 갖는다.
이와 같은 점 때문에 매우 콤팩트한 구조 및 매우 효율적인 냉각이 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서 열교환기는 공기-물 열교환기를 포함한다.
그러므로 전동기 유닛의 매우 효율적인 냉각이 이루어질 수 있으며 이에 따라 매우 콤팩트한 전동기 유닛이 형성될 수 있다. 공기-물 열교환기를 위한 냉각 회로는 전동기 유닛 내에서도 전동기 유닛 밖에서도 이루어질 수 있다.
그 외에 공기-물 열교환기를 이용해 전동기 유닛을 냉각하기 때문에 열교환기의 폐쇄형 하우징이 이용될 수 있으며 전동기 유닛의 안전성이 향상될 수 있다. 그러나 하우징, 특히 열교환기의 하우징이 개구들을 가질 수도 있으므로, 공기를 이용한 추가 냉각이 이루어질 수도 있다.
이때 전동기 유닛의 전동기는 저전압 전동기인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 전동기 유닛을 이용하면, 전동기와 인버터 사이 배선을 이미 공장에서 실시할 수 있으며 시스템의 완전한 운전 세팅을 공장에서 실시할 수 있다. 이는 고객 자신에 의한 복잡한 운전 세팅을 고객에게서 덜어주므로, 고객은 시간 및 비용 측면의 중요 장점들을 얻게 된다.
전동기 유닛이 공장에서 이미 테스트될 수 있었으므로, 품질 문제가 거의 예상되지 않는다. 그 외에 전동기의 단자함을 없앨 수 있는데, 인버터의 배선이 팬 안에서 이미 이루어질 수 있었기 때문이다.
하기에서 본 발명 및 본 발명의 실시예들이 도면에 도시된 실시예들을 참고로 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 개략적으로 도시된 전동기 유닛의 제1 실시예에 관한 도이다.
도 2는 개략적으로 도시된 전동기 유닛의 제2 실시예에 관한 도이다.
도 3은 냉매의 진행을 보여주는 전동기 유닛의 제3 실시예에 관한 도이다.
도 4는 전동기 유닛의 제4 실시예에 관한 도로서, 열교환기가 팬을 갖고 있다.
도 5는 전동기 유닛의 제5 실시예에 관한 도로서, 열교환기가 공기-물 열교환기를 포함한다.
의미상 같은 요소들은 하기에서 동일한 도면 부호를 갖는다.
전동기 유닛(5)의 제1 실시예가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 열교환기(2)가 인버터(3)와 전동기(1) 사이에 배치되어 있는 것을 도 1에서 알 수 있다. 도 1에서 전동기(1)는 전동기 축(4)을 갖고 있다. 열교환기(2)가 인버터(3)와 전동기(1) 사이에 배치되어 있으므로, 열교환기(2)를 이용하여 인버터(3)도 전동기(1)도 냉각될 수 있다. 그와 같은 점 때문에 전동기 유닛(5)의 구조가 매우 콤팩트해질 수 있다. 다른 장점은 전동기 유닛(5)을 공장에서 제작하기 때문에 인버터(3)와 전동기(1) 사이 배선 작업이 이미 이루어질 수 있었다는 것이다. 게다가 이미 공장에서 전동기 유닛(5)의 완전한 운전 세팅이 실시될 수 있었다. 그 결과 품질 문제가 고객 입장에서 회피될 수 있다.
열교환기(2)와 인버터(3)의 배치 구성은 유연성을 가질 수 있으며, 예를 들어 도 2를 참고한다. 전동기 유닛(5)의 제2 실시예가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 전동기 유닛(5)의 경우에 열교환기(2) 및 인버터(3)가 전동기(1) 옆에 배치되어 있다. 냉매를 위한 채널(11)에 의해 마찬가지로 전동기(1)는 열교환기(2)의 냉매를 공급받을 수 있다. 그러므로 열교환기(2)는 인버터(3) 및 전동기(1)의 냉각을 담당할 수 있다. 열교환기(2) 및 인버터(3)의 측면 배치를 통해, 예를 들어 이용가능한 공간이 적을지라도 특히 특별한 고객 요구 사항에 접근할 수 있다.
냉매(12)의 진행을 보여주는 전동기 유닛(5)의 제3 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3의 경우 전동기 유닛(5)은 전동기(1), 열교환기(2) 및 열교환기(2)의 하우징(13)을 포함한다. 또한, 열교환기(2)의 하우징(13)은 인버터(3)를 포함한다. 열교환기(2)의 하우징(13)은 전동기(1)에 직접 연결되어 있으며 열적으로 결합되어 있다. 전동기(1)는 전동기 축(4)과 회전자(14)를 갖는다. 열교환기(2)의 하우징(13)은 제1 개구(7) 및 제2 개구(8)를 포함한다. 제1 개구(7)에 의해 냉매(12)는 당 예에서 열교환기(2)의 내실(10) 안으로 공기를 들어오게 할 수 있다. 냉매(12)는 한 편으로 냉매가 제2 개구(8)에서 열교환기(2)의 하우징(13)으로부터 유출될 때까지 열교환기(2)의 내실(10)을 통해 부분적으로 인버터(3)의 외측을 지나간다. 그 외에도 냉매(12)는 직접 인버터(3)의 내실(15)을 관류할 수 있다. 게다가 냉매(12)는 열교환기(2)와 전동기(1)의 하우징 사이 그 외 개구에 의해 전동기(1)의 내실(9) 안으로 흘러들어갈 수 있다. 냉매(12)는 회전자(14)의 영역을 관류하고 그 결과 전동기(1)의 회전자(14)와 그 외 요소들을 냉각한다. 가열된 냉매(12)는 전동기(1)와 열교환기(2)의 하우징(13) 사이 그 외 개구를 통해 전동기의 내실(9)로부터 열교환기(2)의 내실(10)로 들어간다. 가열된 냉매(12)는 이제 제2 개구(8)에 의해 열교환기(2)의 내실(10)로부터 유출될 수 있다.
인버터(3)는 냉매(12)를 위한 복수의 입구들/출구들을 가질 수 있으므로, 냉매(12)를 통한 최적 열교환이 인버터(3)와 열교환기(2) 사이에서 이루어질 수 있다.
도 3에서 냉매(12)의 일부는 직접 열교환기(2)의 내실(10)을 통해서 안내되고 냉매(12)의 다른 일부는 인버터(3)의 내실(15)을 통해서 제2 개구(8)로 안내된다. 격자 유사 구조를 갖는 제2 개구(8)는 인버터(3)의 정면에 있는 냉매(12) 출구들에까지 연장해 있다. 인버터(3)와 열교환기(2)를 흐르는 냉각 회로를 통해 특히 인버터(3)와 열교환기(2) 자체가 냉각되고 열교환기(2)에 의해 인버터(3)와 전동기(1)가 냉각된다. 그 외에, 일부 냉매는 전동기(1)의 내실(9) 안으로 유입될 수 있으며 전동기(1)의 요소들로서, 예를 들어 고정자 또는 회전자(14)의 직접적 냉각을 가져올 수 있다. 그 결과 전동기 유닛(5)의 그와 같은 구성 때문에 열교환기(2)를 통해 전동기(1)뿐만 아니라 인버터(3)도 최적으로 냉각될 수 있다. 전동기 유닛(5)의 그와 같은 구성을 이용하여 인버터(3), 열교환기(2) 및 전동기(1)의 냉각이 최적으로 이루어질 수 있다. 이때, 전동기 유닛(5)을 통한 냉매(12)의 유동이 보장되어야 한다. 냉매(12) 유동의 의도한 개회로 제어가 예를 들어 팬을 통해 이루어질 수 있다.
전동기 유닛(5)을 상기와 같이 형성할 때 장점은 전동기(1)의 샤프트 장착 팬이 전동기(1) 내에서 그리고 열교환기(2)의 제1 개구(7)와 제2 개구(8) 사이에서 냉매(12) 유동을 담당하는 것이다. 그 결과 냉매(12)는 열교환기(2)를 통해 안내되므로, 인버터(3)와 전동기(1)가 냉각될 수 있다. 전동기 유닛(5)의 다른 장점은 열교환기(2)의 하우징(13) 안에 인버터(3)를 통합하는 것이다. 인버터(3)를 하우징(13) 안에 통합함으로써, 인버터(3)와 전동기(1) 사이 배선 작업이 공장에서 이미 이루어질 수 있다. 양 요소의 서로 간의 최적 적응이 이루어질 수 있고 게다가 상기 요소들 또는 전동기 유닛(5)의 적절한 기능이 이미 공장에서 테스트될 수 있다.
전동기 유닛(5)의 제4 실시예가 도 4에 도시되어 있으며, 열교환기(2)는 팬(6)을 갖는다. 열교환기(2) 내에서 그리고 이에 따라 열교환기(2) 자체의 내실(10)에서, 인버터(3)의 내실(15) 안에 그리고 전동기(1)의 내실(9) 안에서 냉매(12)의 순환은 팬(6)에 의해 개회로 제어될 수 있다. 당 실시예에서 대기인 냉매(12)는 팬(6)을 통해 대기로부터 제1 개구(7) 안으로 흡입된다. 그 결과 냉매(12)는 열교환기(2)의 하우징(13) 안으로 유입된다. 이때 냉매(12)의 일부는 한 편으로 직접 인버터(3)의 내실(15)을 통해서 제2 개구(8) 쪽으로 흘러가고, 제2 개구는 인버터(3)의 냉매 출구들에 상응하게 배치되어 있다. 그 외에도 냉매(12)의 일부는 열교환기(2)의 내실(10) 안으로 흘러가고 이때 전동기(1)의 내실(9)에서 열교환기(2)의 하우징(13)과 전동기(1) 사이에 위치하는 2개의 개구에 의해 부분적으로뿐만 아니라 열교환기(2)의 제2 개구(8) 쪽으로 직접 부분적으로 흘러간다. 그러므로 전동기(1)의 다른 요소들뿐만 아니라 회전자(14) 또는 축(4)도 냉각될 수 있다.
그러므로 전동기(1) 또는 인버터(3)의 부하에 따라서 전동기 유닛(5)의 최적 냉각이 팬(6)에 의해 보장될 수 있다. 전동기(1)의 큰 부하와 이에 따라 전동기(1) 내에서 온도 상승이 있으면, 전동기(1)를 위한 냉매(12)에 의한 냉각이 팬(6)의 고속 폐회로 제어를 통해 향상될 수 있다.
열교환기(2)의 하우징(13) 안에 인버터(3)를 통합하고 전동기(1)의 하우징과 열교환기(2)의 하우징(13)을 직접 연결하기 때문에, 매우 콤팩트한 전동기 유닛(5)이 제공될 수 있다. 최종 고객 측에서 일반적으로 필요한 복잡한 설치는 상기 전동기 유닛(5)의 사전 설치 및 파라미터화를 통해 최종 고객을 위해 회피될 수 있다. 이는 최종 고객을 위해 엄청난 편리함을 제공한다.
전동기 유닛(5)의 제5 실시예가 도 5에 도시되어 있으며, 열교환기(2)가 공기-물 열교환기(16)를 포함한다. 이때 공기-물 열교환기(16)는 열교환기(2) 내에서 전동기(1)와 인버터(3) 사이에 배치되어 있으므로 이들을 직접 냉각할 수 있다. 인버터(3)는 열교환기(2)의 하우징(13) 내에 배치되어 있다. 공기-물 열교환기(16)는 예를 들어 물과 같은 액상 냉매의 유입을 위한 제1 개구(17)를 갖는다. 그 외에 공기-물 열교환기(16)는 액상 냉매의 유출을 위한 제2 개구(18)를 갖는다. 공기-물 열교환기(16)의 액상 냉매의 냉각은 전동기 유닛(5) 밖에서뿐만 아니라 전동기 유닛(5) 내에서뿐만 아니라, 특히 열교환기(2) 내에서도 이루어질 수 있다.
공기-물 열교환기(16)가 열교환기(2)와, 특히 인접한 전동기(1) 및 인버터(3)의 매우 효율적인 냉각을 담당하므로, 전동기 유닛(5)의 매우 콤팩트한 구조가 가능해진다. 공기-물 열교환기(16)를 통해 인버터(3)와 전동기(1)를 냉각할 때, 주로 2개의 냉각 회로들, 즉 인버터(3)의 내실(15)을 위한 냉각 회로와 전동기(1)의 내실(9)을 위한 냉각 회로가 생긴다. 각각의 냉각 회로는 냉매(12)의 화살표를 통해 표시되어 있다. 냉매(12)가 당 경우에 공기이다. 그러나 전동기(1)와 인버터(3)의 각 냉각 회로를 수냉식으로 구현하는 것도 생각해 볼 수 있다. 이와 같은 수냉식은 기존의 공기-물 열교환기(16)를 통해 직접 형성될 수 있거나 또는 공기-물 열교환기와 결합될 수 있다.
이때 열교환기(2)의 하우징(13)이 개방 구조, 즉 통풍성 구조이거나 또는 폐쇄 구조, 즉 비통풍성 구조를 가질 수 있다. 열교환기(2)의 하우징(13)이 개방 구조라면, 예를 들어 도 3 또는 도 4의 실시예처럼 공기를 이용한 냉각이 추가로 이루어질 수 있다. 그에 반해 폐쇄 하우징(13)의 경우에 안전성이 향상될 수 있다.
공기-물 열교환기(16) 이용의 중요 장점은 공기-공기 열교환기에 비해 공기-물 열교환기가 공간적 필요가 매우 적은 경우에도 높은 냉각 성능을 가능하게 하는 것이다.

Claims (9)

  1. 전동기(1)와, 열교환기(2)와, 전동기(1)용 인버터(3)를 포함하는 전동기 유닛(5)이며, 열교환기(2)는 전동기(1)뿐만 아니라 인버터(3)도 냉각하도록 구성된 전동기 유닛(5).
  2. 제1항에 있어서, 전동기(1)와 인버터(3) 사이에는 열교환기(2)가 배치되어 있으며 열교환기(2)는 전동기(1) 및 인버터(3)와 연결되어 있는 전동기 유닛(5).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열교환기(2)의 하우징(13)은 인버터(3)를 포함하는 전동기 유닛(5).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기(2)는 열교환기(2, 10)의 내부로 냉매(12)의 유입을 위한 제1 개구(7)와, 열교환기(2, 10)의 내부로부터 냉매(12)의 유출을 위한 제2 개구(8)를 포함하는 전동기 유닛(5).
  5. 제4항에 있어서, 냉매(12)는 기체 형태인 전동기 유닛(5).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 전동기(1)와 열교환기(2)는, 일부 냉매(12)가 열교환기(2)의 내실(10)을 통해서 직접 안내될 뿐만 아니라 열교환기(2)에 의해 부분적으로 전동기(1)의 내실(9)을 통해서도 안내되도록 구성되는 전동기 유닛(5).
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 인버터(3)는, 일부 냉매(12)가 인버터(3)를 통해 안내되도록 형성되고 열교환기(2) 쪽에 배치되는 전동기 유닛(5).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기(2)는 공기-물 열교환기(16)를 포함하는 전동기 유닛(5).
  9. 제8항에 있어서, 열교환기(2)의 하우징(13)은 폐쇄되어 있는 전동기 유닛(5).
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2566015B1 (de) * 2011-08-29 2019-11-27 Grundfos Management A/S Elektromotor
WO2014030445A1 (ja) * 2012-08-24 2014-02-27 日産自動車株式会社 電動車両に搭載される一体型強電ユニット
EP2800250A1 (de) * 2013-04-29 2014-11-05 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit einer Schutzhaube und Stator dafür
DE102013208976A1 (de) 2013-05-15 2014-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Vollintegrierte elektrische Antriebsvorrichtung
DE102013218126A1 (de) * 2013-09-11 2015-03-12 Robert Bosch Gmbh Elektrische Antriebseinheit für Fahrzeuge
CN103683685B (zh) * 2013-10-22 2016-09-14 宁波腾隆户外用品有限公司 集成伺服马达
CN106030996B (zh) 2014-02-17 2019-11-19 西门子公司 具有框架和外套的电机器
EP2980968A1 (de) 2014-08-01 2016-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit verbesserter Kühlung
WO2016051535A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 日産自動車株式会社 回転電機システム
US10763727B2 (en) * 2016-08-30 2020-09-01 Siemens Industry, Inc. Heat exchanger for electric machines with double end to center cooling
JP6628779B2 (ja) * 2017-10-25 2020-01-15 本田技研工業株式会社 機電一体型回転電機装置
TWI678867B (zh) 2018-07-09 2019-12-01 群光電能科技股份有限公司 變頻器整合馬達
JP7192490B2 (ja) * 2018-12-26 2022-12-20 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
DE102019112010A1 (de) * 2019-05-08 2020-11-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2214722A (en) 1988-01-15 1989-09-06 Ass Elect Ind Conjoint cooling of electric motor and its controller
US5331239A (en) * 1991-12-20 1994-07-19 Goldstar Co., Ltd. Inverter integral type motor
DE19511114C1 (de) 1995-03-25 1996-08-29 Grundfos As Elektromotor
JPH0984294A (ja) * 1995-09-19 1997-03-28 Mitsubishi Electric Corp 可変速電動機
RU2193813C2 (ru) * 1996-05-29 2002-11-27 Абб Аб Вращающаяся электрическая машина с осевым охлаждением
DE19703655C2 (de) * 1997-01-31 2000-01-05 Spn Schwaben Praezision Fritz Elektrischer Antrieb
JP3886696B2 (ja) * 1999-04-27 2007-02-28 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 駆動装置
DE29919949U1 (de) 1999-11-12 2000-01-27 Rausch Hartmuth Elektromotor
EP1940011B1 (en) * 2002-09-13 2010-03-03 Aisin AW Co., Ltd. Drive unit
WO2004025807A1 (ja) * 2002-09-13 2004-03-25 Aisin Aw Co., Ltd. 駆動装置
JP2004228126A (ja) * 2003-01-20 2004-08-12 Denso Corp 電子回路用ハウジング
JP4310683B2 (ja) * 2003-05-13 2009-08-12 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動機内蔵駆動装置
CN100356662C (zh) 2004-08-20 2007-12-19 东芝三菱电机产业系统株式会社 全闭外扇型旋转电机
US7462963B2 (en) * 2004-11-30 2008-12-09 Nissan Motor Co., Ltd. Motor cooling device and cooling method
JP2008092727A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Toyota Motor Corp 車両の駆動装置
JP4675311B2 (ja) * 2006-11-16 2011-04-20 トヨタ自動車株式会社 モータのハウジングの内部にモータと一体的に収容されるインバータおよびコンデンサの冷却構造、その冷却構造を備えたモータユニットならびにハウジング
JP5024600B2 (ja) * 2007-01-11 2012-09-12 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 発熱体冷却構造及びその構造を備えた駆動装置

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Publication number Publication date
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RU2546162C2 (ru) 2015-04-10
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CN102771035A (zh) 2012-11-07
US8810087B2 (en) 2014-08-19

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