KR20160023314A - 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터는, 고정자 코어; 및 상기 고정자 코어의 외면에 직접 접촉되게 내경부의 일면에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터 및 이의 제조 방법{Motor having housing with contact type cooling channel structure and Method for manufacturing the same}
본 발명은 하우징 구조에 관한 것으로서, 더 상세하게는 내경부에 냉각 채널 형상을 가지는 하우징을 제작하고 고정자 코어를 압입하여, 제작비용 절감과 냉각효율 향상 및 하우징 내측 두께를 축소하여 하우징 크기를 축소시키는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.
일반적으로 모터는 하우징이나 프레임 등에 장착되는 고정자(stator)와, 상기 고정자의 내부에 회전 가능하도록 삽입되는 마그네트 회전자(magnet rotor)와, 상기 회전자의 중심부에 삽입되어 고정되는 축을 포함하고 있다. 상기 고정자는 고정자 코어에 코일이 권취되어 있는 형태이다.
이러한 모터 중 분포권 방식의 모터와 집중권 방식의 모터가 차량에 사용되고 있다. 그런데, 일반적으로 분포권 방식의 모터는 별도의 코일 결선이 필요없는 구조이다. 이와 달리, 집중권 방식의 모터의 경우 결선용 단자와 코일간의 결선이 요구되는 구조이다.
또한, 일반적으로 모터에 적용되는 하우징은 압입형 하우징 구조 및 일체형 하우징 구조를 갖는다. 이중, 일체형 하우징 구조는 중자 방식을 채택하여 냉각 채널 형상의 중자를 제작 주물 방식으로 하우징에 제작후 모래 중자를 제거하여 하우징을 제작하는 방식이다. 이러한 제작 방식의 과정을 보여주는 공정 흐름도가 도 1에 도시된다.
도 1을 참조하면, 수로 중자 제작 공정(S110), 하우징 주물 공정(S120), 중자 탈사 제거 공정(S130), 고정자(stator) 열박음 공정(S140) 등으로 구성된다. 즉, 일체형 하우징 구조의 경우 중자를 제작하므로 비용이 증가된다.
이와 달리, 압입형 하우징 구조는 내피/외피를 별도 주물 제작하고, 외피를 고온 가열하여 내피를 압입하고 용접하는 공정을 따르기 때문에 하우징 제작 비용이 증가된다.
이러한 압입형 하우징 구조 및 일체형 하우징 구조는 두 가지 모두 고정자 코어가 하우징면에 접촉하여 열저항이 증가한다. 따라서, 냉각 효율이 낮아지고 모터 효율도 저하된다는 단점이 있다.
1. 일본공개특허번호 제1991-284141호 2. 한국공개특허번호 제10-2014-0081936호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 냉각수 또는 냉각 오일 고정자 코어에 직접 접촉시켜 냉각 효율을 최대화하기 위한 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 냉각수 또는 냉각 오일 고정자 코어에 직접 접촉시켜 냉각 효율을 최대화하기 위한 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터를 제공한다.
상기 모터는,
고정자 코어; 및
상기 고정자 코어의 외면에 직접 접촉되게 내경부의 일면에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편으로, 본 발명의 다른 일측면은, 고정자 코어; 및 상기 고정자 코어의 외면에 직접 접촉되게 내경부의 일면에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되고 상기 다수의 접촉식 냉각 채널이 코팅되는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널을 갖는 모터를 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일측면은, 고정자 코어; 상기 고정자 코어의 외면에 직접 접촉하게 내경부의 일면에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되는 하우징; 및 상기 다수의 접촉식 냉각 채널의 최외각 양쪽단과 상기 고정자 코어 사이에 삽입 설치되는 오링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널을 갖는 모터를 제공한다.
이때, 상기 고정자 코어는 열박음 방식에 의해 상기 하우징 내측에 압입 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 코팅은 상기 고정자 코어가 상기 하우징 내측에 압입 고정된 후 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 하우징과 고정자 코어는 별도로 제조되어 조립되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 회전자 코어는 본딩 방식을 이용하여 조립 완성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 냉각 채널은 수냉식 냉각 채널인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 주물 방식을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 측면은, 내경부에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되는 하우징을 제작하는 하우징 제작 단계; 및 외면이 상기 개구면과 직접 접촉되게 고정자 코어를 상기 하우징 내부에 조립하는 조립 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널을 갖는 모터의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 제조 방법은, 상기 조립 단계후, 상기 다수의 접촉식 냉각 채널을 코팅하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제조 방법은, 상기 조립 단계후, 상기 다수의 접촉식 냉각 채널의 최외각 양쪽단과 상기 고정자 코어 사이에 오링을 삽입 설치하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉각수가 발열체인 고정자 코어와 직접 접촉하고 있어 냉각 효율을 최대화함으로써 모터 효율을 향상시킨다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 내피 외피 별도 제작 후 압입하는 압입형 또는 하우징 제작을 위해서 중자를 제작하고 주조후 중자 탈사 작업을 해야 하는 공정을 줄일 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 압입형 대비 내피 제작이 불필요하고, 중자 방식 대비 중자 제작이 불필요하므로 제조 비용이 감소한다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 고정자 코어와 접촉하는 내피 부분의 두께를 줄일 수 있어 사이즈 저감을 할 수 있어 경량화 달성이 가능하다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 일체형 하우징 구조에 따른 하우징을 제작하는 공정을 보여주는 공정 흐름도이다.
도 2는 일반적인 냉각 채널을 가지는 모터의 구조를 보여주는 부분 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 일실시예에 따른 내경부에 냉각 채널 형상을 가지는 하우징의 개념을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 일실시예에 따른 냉각 채널 코팅을 적용하는 하우징의 개념을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 일실시예에 따른 수냉각 채널 외각단의 리크 방지를 위한 오링 구조를 적용하는 하우징의 개념을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 하우징 중 도 4에 도시된 하우징을 제작하는 과정을 보여주는 공정 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터 및 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
우선 본 발명의 일실시예에 따른 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터를 설명하기에 앞서 이해를 위해 일반적인 냉각 채널 구조를 갖는 모터를 설명한다.
도 2는 일반적인 냉각 채널을 가지는 모터(200)의 구조를 보여주는 부분 단면 사시도이다. 도 2를 참조하면, 모터(200)는, 냉각 채널(230)이 형성되는 하우징(210), 이 하우징(210) 내부에 조립되는 코일(220), 상기 코일(220)이 조립되는 고정자 코어(240), 상기 고정자 코어(240) 내부에서 회전하는 회전자(250), 상기 회전(260)에 강체 연결되어 회전 동력을 전달하는 회전축(260), 및 회전축(260)의 회전력을 지지하는 베어링(270) 등을 포함하여 구성된다.
모터(200)는 고정자 코어(240)의 슬롯 티쓰(slot teeth)에 감긴 코일(220)에 흐르는 전류의 변화에 따라 형성되는 회전 자계를 따라 기계적으로 회전하는 회전자(250)의 회전 운동을 동력원으로 이용하는 장치이다.
이러한 모터(200)에서 하우징(210)에는 냉각 채널(230)이 형성된다. 이러한 냉각 채널(230)은 모터 작동중에 코일(220)에서 발생하는 열을 냉각하여 모터 효율을 증가시키고 신뢰성을 확보하기 위해서 필요한 구조이다.
부연하면, 냉각 채널(230)은 하우징(210) 내부에 냉각수 또는 냉각 오일이 흐르는 채널을 형성하다. 따라서, 하우징(210)과 접촉하고 있는 고정자 코어(240)로부터 전달되는 열을 식혀주는 역할을 수행한다.
고정자 코어(240)는 회전자계를 형성하여 회전자(250)에 회전력을 발생시킨다.
회전자(250)는 고정자 코어(240)에서 발생되는 전자기 가진(electromagnetic shaking)을 따라 상대운동을 하여 강체 연결되는 회전축(260)의 회전 운동을 유발한다.
도 3은 본 발명의 제 1 일실시예에 따른 내경부에 냉각 채널 형상을 가지는 하우징(310)의 개념을 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 하우징(310)의 내경부에 개구되는 개구면(331)을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널(330)이 형성된다.
따라서, 하우징(310)에 고정자 코어(340)가 조립되면, 다수의 접촉식 냉각 채널(330)이 고정자 코어(340)의 외면에 직접 접촉된다.
물론, 이 경우 하우징(310)은 주물 방식을 이용하여 제조된다. 또한, 하우징(310)과 고정자 코어(340)는 열박음 방식에 의해 상기 하우징(310) 내측에 고정자 코어(340)가 압입 고정된다. 부연하면, 하우징(310)을 일정 온도로 가열후, 고정자 코어(340)를 압입하여 자연 냉각시킨다. 따라서, 하우징(310)의 부피가 줄면서 고정자 코어(340)와 하우징(310)이 밀착되게 조립된다.
상기 고정자 코어(340)는 얇은 강판들을 본딩 방식을 이용하여 조립 완성된다.
또한, 상기 하우징(310)과 고정자 코어(340)는 별도로 제조되어 조립되는 것을 특징으로 할 수 있다.
물론, 접촉식 냉각 채널(330)은 수냉식 냉각 채널인 것을 특징으로 할 수 있다. 물론, 이외에도 공냉식 냉각 채널일 수도 있다.
또한, 상기 하우징(310)은 주물 방식을 이용하여 제조된다.
도 4는 본 발명의 제 2 일실시예에 따른 냉각 채널 코팅을 적용하는 하우징의 개념을 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 하우징(310)과 고정자 코어(340)가 열박음 방식에 의해 조립 고정된 후, 접촉식 냉각 채널(330)을 코팅한 상태이다.
부연하면, 접촉식 냉각 채널(330) 상으로 코팅 재료를 흘려 보낸 후, 일정시간이 경과하면 이 코팅 재료가 경화하여 접촉식 냉각 채널(330)의 내측면에 코팅층(401)을 형성한다. 따라서, 이러한 코팅 공정을 통해 접촉식 냉각 채널(330) 부위의 기밀 성능이 향상되어 리크(leak)를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 일실시예에 따른 수냉각 채널 외각단의 리크 방지를 위한 오링 구조를 적용하는 하우징의 개념을 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 하우징(310)과 고정자 코어(340)가 열박음 방식에 의해 조립 고정된 후, 상기 접촉식 냉각 채널(330)의 최외각 양쪽단과 상기 고정자 코어(340) 사이에 오링(501)을 설치한다.
이러한 오링 구조를 적용함으로써 고정자 코어와 접촉식 냉각 채널의 최외각단의 리크를 방지할 수 있다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 하우징 중 도 4에 도시된 하우징을 제작하는 과정을 보여주는 공정 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 내경부에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널(330)이 형성되는 하우징(310)을 제작한다(단계 S610). 물론, 하우징(310)은 주물 방식으로 제작된다.
열박음 방식을 이용하여 제작 완료된 하우징(310)에 고정자 코어(340)를 압입 고정한다(단계 S620). 따라서, 고정자 코어(340)의 외면이 접촉식 냉각 채널(330)의 개구면과 직접 접촉된다. 여기서, 고정자 코어(340)는 본딩 방식으로 조립 완성된 상태이다.
이후, 코팅 재료를 접촉식 냉각 채널(330)에 흘려 코팅층(401)을 형성한다(단계 S630).
물론, 이외에도 상기 다수의 접촉식 냉각 채널의 최외각 양쪽단과 상기 고정자 코어 사이에 오링을 삽입 설치하는 단계가 더 추가될 수 있다.
200: 모터
210: 하우징 220: 코일
230: 냉각 채널 240: 고정자 코어
250: 회전자 260: 회전축
270: 베어링
310: 하우징 330: 접촉식 냉각 채널
331: 개구면
340: 고정자 코어
401: 코팅층
501: 오링

Claims (15)

  1. 고정자 코어; 및
    상기 고정자 코어의 외면에 직접 접촉되게 내경부의 일면에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되는 하우징;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  2. 고정자 코어; 및
    상기 고정자 코어의 외면에 직접 접촉되게 내경부의 일면에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되고 상기 다수의 접촉식 냉각 채널이 코팅되는 하우징;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  3. 고정자 코어;
    상기 고정자 코어의 외면에 직접 접촉하게 내경부의 일면에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되는 하우징; 및
    상기 다수의 접촉식 냉각 채널의 최외각 양쪽단과 상기 고정자 코어 사이에 삽입 설치되는 오링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 코어는 열박음 방식에 의해 상기 하우징 내측에 압입 고정되는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅은 상기 고정자 코어가 상기 하우징 내측에 압입 고정된 후 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징과 고정자 코어는 별도로 제조되어 조립되는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 코어는 본딩 방식을 이용하여 조립 완성되는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 채널은 수냉식 냉각 채널인 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 주물 방식을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터.
  10. 내경부에 개구면을 갖는 다수의 접촉식 냉각 채널이 형성되는 하우징을 제작하는 하우징 제작 단계; 및
    외면이 상기 개구면과 직접 접촉되게 고정자 코어를 상기 하우징 내부에 조립하는 조립 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조립 단계후, 상기 다수의 접촉식 냉각 채널을 코팅하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 조립 단계후, 상기 다수의 접촉식 냉각 채널의 최외각 양쪽단과 상기 고정자 코어 사이에 오링을 삽입 설치하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 고정자 코어는 열박음 방식에 의해 상기 하우징 내측에 압입 고정되는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터의 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 고정자 코어는 본딩 방식을 이용하여 조립 완성되는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터의 제조 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징은 주물 방식을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 접촉식 냉각 채널 구조의 하우징을 갖는 모터의 제조 방법.
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