KR20160109634A - 전동기의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동기의 외주에 설치되어 전동기를 냉각시키는 전동기의 냉각장치에 관한 것으로서, 회전자의 외주에 이격 설치된 고정자부와, 이 고정자부의 외주면에 형성된 결합부와, 이 결합부에 결합되어 고정자부의 외주면에 냉각매체가 유동하도록 유로가 형성된 제1 냉각부와, 고정자부의 양단에 각각 결합되어 제1 냉각부에 공기를 공급하여 제1 냉각부를 냉각시키는 제2 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 전동기의 외주에 제1 냉각부를 설치하여 냉각매체를 순환시키고 전동기의 양단에 제2 냉각부를 설치하여 제1 냉각부의 냉각매체를 냉각시킴으로써, 냉각매체의 순환성을 증가시키는 동시에 냉각매체를 공기로 냉각시켜 전동기의 냉각속도 및 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

전동기의 냉각장치{APPARATUS FOR COOLONG MOTOR}

본 발명은 전동기의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동기의 외주에 냉각매체를 공급하고 배출시켜 전동기를 냉각시키는 전동기의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동기는 자석이 결합된 회전자와 코일이 권선된 고정자가 구비되어, 고정자의 코일에 인가된 전류에 의해 발생되는 자속과 회전자의 전자기유도에 의해 회전자가 회전함에 따른 회전축의 동력을 이용하는 장치이다.

이러한 전동기는 전기적 에너지가 기계적 에너지로 변환되는 과정에서 철의 히스테리시스, 와전류, 기계적인 마찰 등에 의해서 에너지의 손실이 발생되며, 이러한 손실로 인해 전동기에서는 열이 발생하게 된다.

즉, 코어와 코일들의 열은, 절연 파괴를 유발하여 단락, 화재 등의 원인이 되며, 축, 베어링 등의 구성요소에 열화를 유발하여 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

특히, 이러한 전동기가 전기차량이나 철도차량 등과 같이 운송기구에 사용되는 경우에는 더욱 지속적이고 많은 발열량을 냉각시켜야 하므로, 이를 위한 전동기의 냉각장치가 제안되고 있으며, 이러한 전동기의 냉각방식에는 공냉식과 유냉식이 적용되고 있다.

공냉식 전동기의 냉각장치는 케이스에 냉각핀을 형성하여 열을 방출하는 자연공랭식과 케이스에 공기를 블로워(Blower)의 작동에 의하여 강제로 블로잉하여 냉각하였다.

그러나, 공냉식 전동기의 경우 구조적으로 케이스에 내장되어 있는 코어, 코일들, 축, 베어링 등의 구성요소에서 발생하는 열을 직접적으로 냉각하지 못하기 때문에 냉각효율이 낮은 단점이 있다.

또한, 유냉식 전동기의 냉각장치는 케이스의 내측에 물, 오일 등과 같은 냉매의 유체통로를 구성하고, 상기 유체통로를 따라 펌프의 작동에 의하여 냉매를 공급하여 냉각한다.

이러한 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, 내측에 존재하는 회전자 주위를 냉각시키기 위한 구성은 복잡하여 적용하기 어렵다는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0940606호 (2010년 02월 05일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 냉각매체의 순환성을 증가시키는 동시에 냉각매체를 공기로 냉각시켜 전동기의 냉각속도 및 냉각효율을 향상시킬 수 있는 전동기의 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 고정자부와 제1 냉각부 사이의 결합을 용이하게 하는 동시에 제1 냉각부에 대한 고정지지력을 향상시킬 수 있는 전동기의 냉각장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전동기의 외주면 둘레에 냉각매체를 균일하게 순환시켜 전동기를 균일하게 냉각시킬 수 있는 전동기의 냉각장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉각매체의 유로의 길이를 연장하는 동시에 냉각매체를 다양한 경로를 따라 순환시킬 수 있는 전동기의 냉각장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 유로에서 냉각매체의 유동방향을 다양하게 변경하여 냉각매체의 유동성을 향상시킬 수 있는 전동기의 냉각장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉각매체가 고정자부의 외주면 둘레에 서로 다른방향으로 번갈아서 유동되어 냉각매체의 유동성을 증가시킬 수 있는 전동기의 냉각장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 제1 냉각부의 냉각관 내부를 순환하는 냉각매체를 공기로 냉각시켜 냉각매체에 대한 냉각성능을 향상시킬 수 있는 전동기의 냉각장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전동기의 외주에 설치되어 전동기를 냉각시키는 전동기의 냉각장치로서, 회전자의 외주에 이격 설치된 고정자부(10); 상기 고정자부(10)의 외주면에 형성된 결합부(20); 상기 결합부(20)에 결합되어 상기 고정자부(10)의 외주면에 냉각매체가 유동하도록 유로가 형성된 제1 냉각부(30); 및 상기 고정자부(10)의 양단에 각각 결합되어, 상기 제1 냉각부(30)에 공기를 공급하여 상기 제1 냉각부(30)를 냉각시키는 제2 냉각부(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 결합부(20)는, 상기 고정자부(10)의 일단에서 타단으로 함몰된 길이방향의 끼움홈이 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 끼움홈은, 등간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 냉각부(30)는, 상기 결합부(20)에 결합되는 복수의 냉각관; 및 상기 냉각관의 단부 사이에 연결되어 상기 냉각관을 서로 연결하는 연결관;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 냉각관은, 등간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 연결관은, 상기 냉각관 사이의 일단부위를 서로 연결하는 제1 연결관; 및 상기 냉각관 사이의 타단부위를 서로 연결하는 제2 연결관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 연결관과 상기 제2 연결관은, 상기 냉각관에서 냉각매체가 서로 다른 방향으로 교대로 유동하도록 상기 냉각관 사이에 교대로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 냉각부(40)는, 상기 고정자부(10)의 양단에 각각 결합된 브래킷; 및 상기 브래킷의 둘레에 천공형성되어 상기 제1 냉각부(30)에 공기를 분사하도록 천공된 분사구;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 분사구는, 상기 브래킷의 둘레에 등간격으로 이격되도록 천공되어 있는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 전동기의 외주에 제1 냉각부를 설치하여 냉각매체를 순환시키고 전동기의 양단에 제2 냉각부를 설치하여 제1 냉각부의 냉각매체를 냉각시킴으로써, 냉각매체의 순환성을 증가시키는 동시에 냉각매체를 공기로 냉각시켜 전동기의 냉각속도 및 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 고정자부의 외주면에 제1 냉각부를 결합하도록 결합부로서 끼움홈을 함몰 형성함으로써, 고정자부와 제1 냉각부 사이의 결합을 용이하게 하는 동시에 제1 냉각부에 대한 고정지지력을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 고정자부의 외주면 둘레에 끼움홈을 등간격으로 이격 형성하고 여기에 냉각관을 결합함으로써, 전동기의 외주면 둘레에 냉각매체를 균일하게 순환시켜 전동기를 균일하게 냉각시킬 수 있게 된다.

또한, 제1 냉각부를 냉각관과 연결관에 의해 서로 연결하도록 구성함으로써, 냉각매체의 유로의 길이를 연장하는 동시에 냉각매체를 다양한 경로를 따라 순환시킬 수 있게 된다.

또한, 연결관으로서 냉각관 사이의 일단부위를 서로 연결하는 제1 연결관과 냉각관 사이의 타단부위를 서로 연결하는 제2 연결관을 구비함으로써, 유로에서 냉각매체의 유동방향을 다양하게 변경하여 냉각매체의 유동성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 냉각관 사이의 일단부위 및 타단부위에 연결관을 교대로 설치함으로써, 냉각매체가 고정자부의 외주면 둘레에 서로 다른방향으로 번갈아서 유동되어 냉각매체의 유동성을 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 제2 냉각부로서 제1 냉각부에 공기를 분사하는 분사구를 형성함으로써, 제1 냉각부의 냉각관 내부를 순환하는 냉각매체를 공기로 냉각시켜 냉각매체에 대한 냉각성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치를 나타내는 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치의 결합부를 나타내는 구성도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치를 나타내는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치를 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 냉각장치의 결합부를 나타내는 구성도이다.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 전동기의 냉각장치는, 고정자부(10), 결합부(20), 제1 냉각부(30) 및 제2 냉각부(40)를 포함하여 이루어져, 전동기의 외주에 설치되어 전동기를 냉각시키는 전동기의 냉각장치이다.

본 실시예의 전동기의 냉각장치는, 고속철도, 지하철 등과 같은 철도차량이나 전기차량 등과 같이 고속으로 동작하며 지속적으로 구동하는 구동모터나 전동기 등에 설치되어 냉각매체의 순환에 의해 전동기의 과열을 방지하는 것이 바람직하다.

고정자부(10)는, 회전자의 외주에 소정거리 이격 설치되어 고정되는 고정자로서, 내주면에 요철이 형성된 링형상의 철심이 복수매 적층되어 원통형상의 고정자를 구성하게 된다.

결합부(20)는, 고정자부(10)의 외주면 둘레에 함몰 형성된 결합부재로서, 도 4에 나타낸 바와 같이 고정자부(10)의 외주면의 일단에서 타단으로 함몰된 길이방향의 끼움홈이 복수개 형성되어 있다.

이러한 끼움홈은, 고정자부(10)의 외주면 둘레에 길이방향으로 함몰 형성된 길이방향의 홈으로서, 끼움홈의 단면이 사각형이나 원형 등과 같이 다양한 형태로 형성되며 고정자부(10)의 외주면에 복수개가 서로 소정거리 이격 형성되어 있다.

이러한 끼움홈은, 고정자부(10)의 외주면 둘레에 균일한 냉각성능을 부여하도록 고정자부(10)의 외주면 둘레에 등간격으로 이격 형성되어 있는 것이 바람직하다.

제1 냉각부(30)는, 결합부(20)의 끼움홈에 끼워맞춤 결합되어 고정자부(10)의 외주면에 냉각매체가 유동하도록 유로가 형성된 냉각수단으로서, 냉각관(31)과 연결관(32, 33)으로 이루어져 있다. 이러한 냉각매체로는, 냉각수, 냉각오일, 냉각공기 등과 같은 다양한 냉각매체를 사용하는 것도 가능함은 물론이다.

냉각관(31)은, 결합부(20)의 끼움홈에 끼워맞춤 결합되거나 걸어맞춤 결합되어 고정자부(10)의 외주면에 냉각매체가 유동하도록 형성된 유로부재로서, 대략 일자형상의 길이방향의 관부재로 이루어져 냉각매체가 유동하는 유로를 형성하게 된다.

또한, 냉각관(31)은, 단면이 사각형이나 원형 등과 같이 다양한 형태로 형성되며 고정자부(10)의 외주면 둘레를 따라 복수개가 서로 소정거리 이격 형성되어 있다.

이러한 냉각관(31)은, 고정자부(10)의 외주면 둘레에 균일한 냉각성능을 부여하도록 고정자부(10)의 외주면 둘레에 등간격으로 이격 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 냉각관(31)은, 도 2에 나타낸 바와 같이 고정자부(10)의 일단과 타단 사이의 길이방향 직선, 즉 수평선을 기준해서 소정각도의 경사각(α)으로 경사지게 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

냉각관(31)의 경사각(α)은, 냉각매체의 유동성을 고려하여 15∼25°로 유지되는 것이 바람직하며, 최적의 유동성을 유지하도록 냉각관(31)의 경사각(α)을 10°로 유지하는 것이 더욱 바람직하다.

따라서, 고정자부(10)의 외주면과 냉각관(31) 사이의 접촉면적을 증가시키는 동시에 냉각매체의 유로를 연장시켜, 전동기의 고정자부(10)에 대한 냉각효율을 향상시킬 수 있게 된다.

연결관(32, 33)은, 복수개의 냉각관(31)의 단부 사이에 연결되어 냉각관(31)을 서로 연결하는 연결수단으로서, 냉각관(31) 사이의 일단부위를 서로 연결하는 제1 연결관(32)과, 냉각관(31) 사이의 타단부위를 서로 연결하는 제2 연결관(33)으로 이루어져 있다.

이러한 제1 연결관(32)과 제2 연결관(33)은, 냉각관(31)과, 이에 인접한 냉각관(31)에서 냉각매체가 서로 다른 방향으로 교대로 유동하도록 냉각관(31)의 양쪽 단부 사이에 교대로 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 제1 냉각부(30)에는 외부에 별도로 설치된 냉각매체 공급원으로서 냉각수 펌프나 냉각오일 펌프, 냉각팬 등과 같은 냉각설비가 연결되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 냉각매체를 냉각관(31)와 연결관(32, 33)에 의해 형성된 유로 내에 순환시켜 전동기의 고정자부(10)를 냉각시키게 된다.

제2 냉각부(40)는, 고정자부(10)의 양단에 각각 결합되어 제1 냉각부(30)에 공기를 공급하여 제1 냉각부(30)를 냉각시키는 냉각수단으로서, 브래킷(41)과 분사구(42)로 이루어져 있다.

이러한 제2 냉각부(40)에는 외부에 별도로 설치된 냉각팬이나 전동기의 회전자에 설치된 순환팬 등과 같은 냉기송풍설비가 연결되어, 이와 같은 냉각송풍설비에 의해 외부의 공기를 전동기의 내부로 투입하여 전동기를 냉각시키게 되는 것도 가능함은 물론이다.

브래킷(41)은, 고정자부(10)의 양단에 각각 결합된 결합부재로서, 대략 단면이 "ㄴ"자 형상인 링형상으로 형성되며, 고정자부(10)의 양단부위에서 외향으로 돌출되도록 설치되어 냉각핀과 같이 고정자부(10)의 표면적을 증가시켜 냉각효율을 향상시키게 된다.

분사구(42)는, 브래킷(41)의 외주면 둘레에 천공형성되어 제1 냉각부(30)에 공기를 분사하도록 천공된 에어홀로서, 브래킷(41)의 외주면 둘레를 따라 소정거리 이격되도록 천공되어 제1 냉각부(30)의 연결관(32, 33)에 공기를 분사하여 냉각시키게 된다.

이러한 분사구(42)는, 제1 냉각부(30)에 균일한 냉각성능을 부여하도록 제1 냉각부(30)의 연결관(32, 33)에 공기를 각각 분사하도록 브래킷(41)의 외주면 둘레에 등간격으로 이격되도록 천공되어 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 실시예의 전동기의 냉각장치는, 제1 냉각부(30)에 의해 고정자부(10)의 외주면 둘레에 냉각매체를 순환시키고 제2 냉각부(40)에 의해 분사되는 공기에 의해 제1 냉각부(30)의 내부를 순환하는 냉각매체를 냉각시켜, 전동기의 고정자부(10)를 효율 좋게 냉각시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전동기의 외주에 제1 냉각부를 설치하여 냉각매체를 순환시키고 전동기의 양단에 제2 냉각부를 설치하여 제1 냉각부의 냉각매체를 냉각시킴으로써, 냉각매체의 순환성을 증가시키는 동시에 냉각매체를 공기로 냉각시켜 전동기의 냉각속도 및 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 고정자부의 외주면에 제1 냉각부를 결합하도록 결합부로서 끼움홈을 함몰 형성함으로써, 고정자부와 제1 냉각부 사이의 결합을 용이하게 하는 동시에 제1 냉각부에 대한 고정지지력을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 고정자부의 외주면 둘레에 끼움홈을 등간격으로 이격 형성하고 여기에 냉각관을 결합함으로써, 전동기의 외주면 둘레에 냉각매체를 균일하게 순환시켜 전동기를 균일하게 냉각시킬 수 있게 된다.

또한, 제1 냉각부를 냉각관과 연결관에 의해 서로 연결하도록 구성함으로써, 냉각매체의 유로의 길이를 연장하는 동시에 냉각매체를 다양한 경로를 따라 순환시킬 수 있게 된다.

또한, 연결관으로서 냉각관 사이의 일단부위를 서로 연결하는 제1 연결관과 냉각관 사이의 타단부위를 서로 연결하는 제2 연결관을 구비함으로써, 유로에서 냉각매체의 유동방향을 다양하게 변경하여 냉각매체의 유동성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 냉각관 사이의 일단부위 및 타단부위에 연결관을 교대로 설치함으로써, 냉각매체가 고정자부의 외주면 둘레에 서로 다른방향으로 번갈아서 유동되어 냉각매체의 유동성을 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 제2 냉각부로서 제1 냉각부에 공기를 분사하는 분사구를 형성함으로써, 제1 냉각부의 냉각관 내부를 순환하는 냉각매체를 공기로 냉각시켜 냉각매체에 대한 냉각성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

10: 고정자부 20: 결합부
30: 제1 냉각부 40: 제2 냉각부

Claims (9)

1. 전동기의 외주에 설치되어 전동기를 냉각시키는 전동기의 냉각장치로서,
   회전자의 외주에 이격 설치된 고정자부(10);
   상기 고정자부(10)의 외주면에 형성된 결합부(20);
   상기 결합부(20)에 결합되어 상기 고정자부(10)의 외주면에 냉각매체가 유동하도록 유로가 형성된 제1 냉각부(30); 및
   상기 고정자부(10)의 양단에 각각 결합되어, 상기 제1 냉각부(30)에 공기를 공급하여 상기 제1 냉각부(30)를 냉각시키는 제2 냉각부(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합부(20)는, 상기 고정자부(10)의 일단에서 타단으로 함몰된 길이방향의 끼움홈이 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 끼움홈은, 등간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 냉각부(30)는,
   상기 결합부(20)에 결합되는 복수의 냉각관; 및
   상기 냉각관의 단부 사이에 연결되어 상기 냉각관을 서로 연결하는 연결관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 냉각관은, 등간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 연결관은,
   상기 냉각관 사이의 일단부위를 서로 연결하는 제1 연결관; 및
   상기 냉각관 사이의 타단부위를 서로 연결하는 제2 연결관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제1 연결관과 상기 제2 연결관은, 상기 냉각관에서 냉각매체가 서로 다른 방향으로 교대로 유동하도록 상기 냉각관 사이에 교대로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 냉각부(40)는,
   상기 고정자부(10)의 양단에 각각 결합된 브래킷; 및
   상기 브래킷의 둘레에 천공형성되어 상기 제1 냉각부(30)에 공기를 분사하도록 천공된 분사구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 분사구는, 상기 브래킷의 둘레에 등간격으로 이격되도록 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기의 냉각장치.

Images