KR20150128454A

KR20150128454A - 모터의 냉각구조

Info

Publication number: KR20150128454A
Application number: KR1020140055843A
Authority: KR
Inventors: 송백기
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-18
Also published as: DE102015208305A1; CN105099033A; US20150326083A1

Abstract

본 발명에 따른 모터의 냉각구조는, 회전자가 위치되는 중공의 내주를 따라 다수의 티스들이 배열되며, 상기 티스들의 사이에 간격부가 형성되는 고정자와, 상기 티스들의 외주에 개별적으로 권취되며, 외부에서 공급되는 전원에 의해 자력을 형성하는 코일 및, 상기 코일의 외주에 개별적으로 권취되며, 외부에서 공급되는 냉매를 순환시켜 상기 코일의 열을 냉각시키는 냉각튜브를 포함한다.

Description

모터의 냉각구조{COOLING STRUCTURE FOR A MOTOR}

본 발명은 모터의 냉각구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일의 외면에 냉매 순환용 냉각튜브를 권취함으로써, 냉각튜브가 코일의 열을 직접적으로 냉각시킬 수 있어 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 모터의 냉각구조에 관한 것이다.

일반적으로, 모터(Motor)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻는 장치로서, 외부에서 인가되는 전원의 종류에 따라 교류모터와 직류모터로 구별되며, 상기 모터에는 고정자(Stator,이하 스테이터)와 회전자(Rotor 또는 Armature, 이하 회전자)가 구성된다.

이와 같은 모터는, 고정자에 권선된 코일(Coil)에 전류가 흐를 때 발생하는 회전 자기장(Rotating Magnetic Field)에 의해, 회전자에 회전토크(Torque)가 발생하는 원리로 작동한다.

종래의 모터는 구동시 코일에서 열이 발생하기 때문에 냉각 구조가 적용되고 있는데, 종래의 모터 냉각구조는 하우징의 내부 유로를 통해 냉매를 순환시키는 워터 재킷 방식 등이 사용되고 있다.

그런데, 종래의 모터 냉각구조는 하우징의 내부에 유로를 구성해야 하므로 구조가 복잡하고, 코일과 유로의 거리가 멀어 진접적인 냉각을 이루기 어려운 구조를 가지고 있다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2014-0011449호(2014년 01월 28일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 모터 냉각구조가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 코일의 외면에 냉매 순환용 냉각튜브를 권취함으로써, 냉각튜브가 코일의 열을 직접적으로 냉각시킬 수 있어 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 모터의 냉각구조를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 기존에 사용되는 구조에 쉽게 적용할 수 있고, 고정자의 무게를 크게 증가시키지 않으므로, 냉각 효율은 극대화시키면서도 제작 단가는 크게 상승시키지 않는 모터의 냉각구조를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 모터의 냉각구조는, 회전자가 위치되는 중공의 내주를 따라 다수의 티스들이 배열되며, 상기 티스들의 사이에 간격부가 형성되는 고정자와, 상기 티스들의 외주에 개별적으로 권취되며, 외부에서 공급되는 전원에 의해 자력을 형성하는 코일 및, 상기 코일의 외주를 감싸도록 상기 티스들에 개별적으로 권취되며, 외부에서 공급되는 냉매를 순환시켜 상기 코일을 냉각시키는 냉각튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 냉각튜브는 상기 코일의 일부분에 넓은 면적으로 접촉하도록 종 방향을 따라 확관부가 하나 또는 다수로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 확관부는 상기 냉각튜브의 횡 방향측 양측으로부터 타원 형태로 돌출 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 확관부는 상기 디스들의 상단 및 하단을 권취하는 상기 코일의 상단 또는 하단에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각튜브는 상기 코일의 외주에 개별적으로 권취되면서 인접 부위가 연속적으로 연통되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각튜브는 실리콘(Silicone) 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각튜브는 종 방향 일단에 제1냉매 유입구가 형성되며, 상기 제1냉매 유입구와 반대되는 타단에 제1냉매 배출구가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정자의 외부에는 냉매 공급부와 연결되며, 상기 제1냉매 유입구가 연결되는 제2냉매 유입구와, 상기 제1냉매 배출구가 연결되는 제2냉매 배출구를 갖는 하우징이 더 결합되는 것이 바람직하다.

본 발명은 코일의 외면에 냉매 순환용 냉각튜브를 권취함으로써, 냉각튜브가 코일의 열을 직접적으로 냉각시킬 수 있어 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 장치를 소형화할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 기존에 사용되는 구조에 쉽게 적용할 수 있으므로, 냉각 효율은 극대화시키면서도 제작 단가는 크게 상승시키지 않는 효과를 갖는다.

또한, 냉각튜브를 실리콘 재질로 적용함으로써, 전기가 통하지 않아 전기적 쇼트가 발생하지 않고, 별도의 절연물질을 필요로 하지 않으며, 고정자의 무게를 크게 증가시키지 않으므로 장치의 중량도 크게 증가하지 않는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 냉각구조를 보여주기 위한 결합사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터의 냉각구조를 보여주기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터의 냉각구조를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모터의 냉각구조에서 냉각튜브를 보여주기 위한 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 냉각구조를 보여주기 위한 결합사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 모터의 냉각구조를 보여주기 위한 평면도이다.

그리고, 도 3은 본 발명에 따른 모터의 냉각구조를 보여주기 위한 정단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 모터의 냉각구조에서 냉각튜브를 보여주기 위한 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 모터의 냉각구조는 회전자(10)와, 고정자(100)와, 코일(200)과, 냉각튜브(300)를 포함한다. 또한 상기 고정자(100)의 외부에는 하우징(400)이 결합된다.

먼저, 상기 고정자(100)는 후술 될 하우징(400)의 내부에 고정적으로 설치되며, 상기 고정자(100)는 내부에 중공(110)이 형성된 원통 형상을 가질 수 있다.

그리고, 상기 고정자(100)의 중공 내에는 모터의 구동축(미도시)과 결합되는 회전자(10)가 회전 가능하게 설치된다.

또한, 상기 고정자(100)의 내주면을 따라 다수의 티스(120)들이 돌출 형성되며, 상기 티스(120)들의 전단은 더 넓은 면적으로 형성될 수 있다.

아울러, 상기 티스(120)들의 사이에 간격부(130)가 형성되는데, 상기 간격부(130)는 등 간격으로 형성될 수 있다.

상기 간격부(130)들은, 상기 티스(120)들의 개수에 따라 다양한 넓이와 형태로 형성시킬 수 있다.

코일(200)은, 티스(110)들의 외주에 개별적으로 권취되며, 상기 코일(200)은 외부에서 공급되는 전원에 의해 자력을 형성한다.

예를 들어, 상기 코일(20)에 전원이 공급되는 경우, 상기 코일(200)에 의한 자속과 자성체에 의한 자속으로 회전자(10)의 회전력을 발생시킨다.

냉각튜브(300)는, 도 1과 도 2에서처럼 코일(200)의 외주에 개별적으로 권취되며, 상기 냉각튜브(300)는 외부에서 공급되는 냉매를 순환시켜 상기 코일의 열을 냉각시킨다.

여기서, 상기 냉각튜브(300)는 종 방향 일단에 제1냉매 유입구(310)가 형성되며, 상기 제1냉매 유입구(310)와 반대되는 타단에 제1냉매 배출구(320)가 형성된다.

그리고, 상기 냉각튜브(300)는 열에 강한 실리콘(Silicone) 재질을 사용하는 것이 바람직하나, 필요에 따라 다양한 재질을 사용할 수도 있다.

상기 실리콘 재질은, 열에 견디는 성질(200도 이상 견딤)을 갖고, 플렉시블한 특성을 가지고 있어 설치가 용이하다.

그리고, 실리콘 재질의 냉각튜브(300)는 무게도 가벼워 고정자(100)의 무게를 크게 증가시키지 않으면서도 코일(200)을 직접적으로 냉각시킬 수 있고, 기존에 사용되는 고정자(100)에 적용할 수 있어 제작 단가를 절감할 수 있다.

또한, 상기 냉각튜브(300)는 전술한 티스(120)들의 전단에 의해 고정자(100)의 내주면과 티스(120)들의 전단 사이에 걸림 위치될 수 있다.

특히, 상기 냉각튜브(300)는 코일(200)의 특정 부위를 집중적으로 냉각시키기 위해 일부분을 확장시킨 확관부(330)가 형성된다.

상기 확관부(330)는, 냉각튜브(300)의 종 방향을 따라 곡선의 유로가 유지되도록 타원 형상으로 확관되어, 코일(200)과 넓은 면적으로 접촉될 수 있다.

여기서, 상기 확관부(330)는 고정자(100)의 축 방향을 향하는 코일(200)의 상부 및 하부에 형성될 수 있다.

이 상태에서, 상기 확관부(330)는 고정자(100)의 축 방향에서 코일(200)의 상단 또는 하단을 집중적으로 냉각시킬 수 있다.

한편, 상기 냉각튜브(300)는 도 3에서처럼 코일(200)의 외주에 개별적으로 권취시키면서 연속적으로 연결시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 냉각튜브(300)의 제1냉매 유입구(310)를 통해 공급되는 냉매가 인접하는 냉각튜브(300)들을 통해 순환되면서 제1냉매 배출구(320)로 배출될 수 있다.

이때, 티스(120)들에 개별적으로 권취된 코일(200)들은 냉각튜브(300)들에 의해 집중적으로 냉각될 수 있다.

하우징(400)은, 고정자(100)의 외부에 대응되는 형상으로 결합되어 외부 몸체를 형성하는 것으로, 일정 강도와 내열성을 갖는 금속 재질로 제작될 수 있다.

여기서, 상기 하우징(400)은 미도시한 냉매 공급부와 연결되며, 제1냉매 유입구(310)가 연결되는 제2냉매 유입구(410)와, 제1냉매 배출구(320)가 연결되는 제2냉매 배출구(420)가 각각 형성될 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 코일(200)의 외면에 냉매 순환용 냉각튜브(300)를 권취함으로써, 냉각튜브(300)가 코일(200)의 열을 직접적으로 냉각시킬 수 있어 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 장치를 소형화할 수 있다.

그리고, 기존에 사용되는 구조에 쉽게 적용할 수 있으므로, 냉각 효율은 극대화시키면서도 제작 단가는 크게 상승시키지 않는다.

또한, 냉각튜브(300)를 실리콘 재질로 적용함으로써, 전기가 통하지 않아 전기적 쇼트가 발생하지 않고, 별도의 절연물질을 필요로 하지 않으며, 고정자(100)의 무게를 크게 증가시키지 않으므로 장치의 중량도 크게 증가하지 않는다.

지금까지 본 발명에 따른 모터의 냉각구조에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 회전자 100: 고정자
110: 중공 120: 티스
130: 간격부 200: 코일
300: 냉각튜브 310: 제1냉매 유입구
320: 제1냉매 배출구 330: 확관부
400: 하우징 410: 제2냉매 유입구
420: 제2냉매 배출구

Claims

회전자가 위치되는 중공의 내주를 따라 다수의 티스들이 배열되며, 상기 티스들의 사이에 간격부가 형성되는 고정자;
상기 티스들의 외주에 개별적으로 권취되며, 외부에서 공급되는 전원에 의해 자력을 형성하는 코일; 및
상기 코일의 외주를 감싸도록 상기 티스들에 개별적으로 권취되며, 외부에서 공급되는 냉매를 순환시켜 상기 코일을 냉각시키는 냉각튜브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각튜브는,
상기 코일의 일부분에 넓은 면적으로 접촉하도록 종 방향을 따라 확관부가 하나 또는 다수로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조.
청구항 2에 있어서,
상기 확관부는,
상기 냉각튜브의 횡 방향측 양측으로부터 타원 형태로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조.
청구항 2에 있어서,
상기 확관부는,
상기 디스들의 상단 및 하단을 권취하는 상기 코일의 상단 또는 하단에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각튜브는,
상기 코일의 외주에 개별적으로 권취되면서 인접 부위가 연속적으로 연통되는 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각튜브는,
실리콘(Silicone) 재질인 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각튜브는,
종 방향 일단에 제1냉매 유입구가 형성되며, 상기 제1냉매 유입구와 반대되는 타단에 제1냉매 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조.
청구항 7에 있어서,
상기 고정자의 외부에는,
냉매 공급부와 연결되며, 상기 제1냉매 유입구가 연결되는 제2냉매 유입구와, 상기 제1냉매 배출구가 연결되는 제2냉매 배출구를 갖는 하우징이 더 결합되는 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조.