KR20190139897A

KR20190139897A - 모터

Info

Publication number: KR20190139897A
Application number: KR1020197031423A
Authority: KR
Inventors: 타오 주; 시 뎅
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2019-12-18
Also published as: US20200052544A1; JP2020518227A; JP6884230B2; US11264860B2; CN110313117B; KR102313057B1; WO2018195788A1; CN110313117A; DE112017007480T5

Abstract

본 발명의 모터는 하우징(3), 제1 단부 커버(7), 제2 단부 커버(9), 회전축(15), 회전자(17) 및 고정자(19)를 포함하며, 또한 기류 안내 디바이스 (25)를 포함한다. 다수의 길이 방향으로 연장되는 방열 핀(21)은 하우징(3)에서 원주 방향으로 배치되며, 길이 방향으로 연장되는 냉각 기류 채널(23)은 인접한 방열 핀(21) 사이에 형성된다. 제1 단부 커버(7) 및 제2 단부 커버(9)는 대체로 밀봉되는 내부 공간(5)을 형성하도록 하우징(2)의 두 단부에 장착된다. 회전축(15)은 제1 단부 커버(7)와 제2 단부 커버(9)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 회전자(17)는 내부 공간(5)에 위치되고 회전축(15) 상에 장착된다. 고정자(19)는 내부 공간(5)에서 회전자(17)를 에워싸고, 하우징(3)에 인접하여 배치된다. 기류 안내 디바이스(25)는 방열 핀(21) 상에 배치되어, 방열 핀(21)이 하우징(3)의 원주 방향으로 주변 환경으로 부분적으로 노출되는 것을 가능하게 한다. 기류 안내 디바이스(25)는 냉각 기류 채널(23)에서 넘쳐 흐르려 하는 냉각 기류를 냉각 기류 채널(23)의 중간에서 주위 환경으로, 다시 냉각 기류 채널(23)로 안내하도록 구성된다. 따라서, 모터는 고르게 냉각되고, 방열 효과가 또한 개선된다.

Description

모터

본 발명은 모터에 관한 것이며, 특히 모터의 냉각에 관한 것이다.

전기 오토바이, 전기 자전거, 전기 자동차 등과 같은 전기 차량에서 사용하는 모터의 출력이 커짐에 따라서, 모터를 효과적으로 냉각하는 것은 점점 더 중요한 문제로 떠오르고 있다. 베어링, 로터리 씰, 자석과 구리 코일 등 모터 부품의 최대 작동 온도는 모터의 최대 연속 출력을 확정한다. 모터 작동 시에, 고정자와 회전자 중에서 열 손실이 발생한다. 비록 모터에 대해 액체 냉각을 진행할 수 있지만, 구조의 간소화와 원가 절감을 위해서, 이런 종류의 모터에 대해 일반적으로 기류 냉각을 적용한다. 이 때문에, 일반적으로 모터의 전열 표면으로서의 모터 하우징 상에서 원주 방향을 따라서 하우징을 끼고 길이 방향으로 연장되는 다수 개의 방열 핀이 장착되고, 인접한 방열 핀 사이에서 길이 방향으로 연장되는 냉각 기류 채널이 형성된다. 냉각 기류가 냉각 기류 채널을 따라 흐를 때, 방열 핀과 열교환을 진행할 수 있으므로 방열 핀에서 열량을 가지고 나가면서 주위 환경으로 발산하게 된다.

냉각 기류 채널이 주위 환경을 향해 완전하게 개방된 모터에 대해 말하자면, 냉각 기류가 냉각 기류 채널을 따라 흐를 때, 기류 속도는 점점 낮아지며, 냉각 기류 채널을 완전하게 빠져 나가지 못한 상태에서 냉각 기류가 주위 환경으로 발산될 수 있으며, 이로써 냉각 기류 채널 하류에 위치한 모터 부분은 충분히 냉각되지 못하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 모터 하우징 상에 원주형 보호용 실린더를 장착하고, 원주형 보호용 실린더가 냉각 기류 채널이 양 단부에서만 열리는 밀폐 채널로 형성되도록 함으로써 냉각 기류가 중간에 주위 환경으로 발산되는 것을 방지하는 방법이 제기된 바 있다. 하지만 이러한 원주형 보호용 실린더는 외부의 자연 기류와 방열 핀의 접촉을 제한하여 방열 효과를 떨어뜨리는데, 특히 냉각 기류 채널을 흐르는 강제 냉각 기류가 없을 때에는 더욱 그러하다.

그러므로 기존 모터의 냉각에 대해 개량을 해야 한다.

본 발명의 목적은 바로 상기 기존 기술의 적어도 하나의 결함을 극복한 모터를 제시하는데 있으며, 이러한 모터는 모터를 고르게 냉각할 뿐만 아니라, 모터의 방열 효과도 높일 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 한 분야에 근거하여, 하우징 상에서 원주 방향을 따라서 길이 방향으로 연장되는 다수의 방열 핀이 장착되고, 인접한 방열 핀 사이에 길이 방향으로 연장되는 냉각 기류 채널이 형성되는 하우징과, 상기 하우징 양쪽 단부에 장착되어 대체로 밀봉되는 내부 공간을 형성하는 제1 단부 커버 및 제2 단부 커버와, 상기 제1 단부 커버와 상기 제2 단부 커버에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 내부 공간에 위치되고 상기 회전축 상에 장착되는 회전자, 및 상기 내부 공간에서 회전자를 에워싸고 하우징에 인접하여 장착되는 고정자를 포함하는 모터를 제공함에 있어서,

상기 모터는 또한 상기 방열 핀 상에 장착되고, 상기 방열 핀이 상기 하우징의 원주 방향으로 부분적으로 주위 환경에 노출되게 하는 기류 안내 디바이스를 추가로 포함하며, 상기 기류 안내 디바이스는 상기 냉각 기류 채널의 중간에 상기 냉각 기류 채널에서 주위 환경으로 넘쳐흐르려고 하는 냉각 기류를 다시 상기 냉각 기류 채널로 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기류 안내 디바이스에 근거하면, 이는 한편으로 냉각 기류가 전체 냉각 기류 채널을 흐르도록 확실하게 보장하여, 냉각 기류 채널 하류에 있는 모터 부분도 효과적으로 냉각할 수 있을 뿐만 아니라, 또 한편으로 이것은 방열 핀이 하우징의원주 방향으로 일부 주위 환경에 노출되도록 하여, 외부의 자연 기류가 방열 핀과 직접 접촉하도록 함으로써 방열 효과를 높인다.

도 1은 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터의 입체 설명도이고,
도 2는 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터의 또 다른 입체 설명도이고,
도 3은 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터의 종단면 입체 설명도이며,
도 4는 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터의 입체 설명도로서, 그중 화살표는 기류가 움직이는 경로를 표시한다.

아래에서 예시를 결합하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 예시적 실시예가 본 발명에 대해 임의의 제약을 구성하는 것을 의미하지 않는다는 것을 이해해야 한다.

도 1은 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터의 입체 설명도이며, 도 2는 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터의 또 다른 입체 설명도이며, 도 3은 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터의 종단면 입체 설명도이다. 도 2와 도 3에서는 도 1의 접속배선함을 생략하였다. 도 1 내지 도 3에서 나타난 것처럼, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터(1)는 하우징(3), 하우징(3) 양쪽 단부에 장착되어 대체로 밀봉되는 내부 공간(5)을 형성하는 제1 단부 커버(7)와 제2 단부 커버(9), 제1 단부 커버(7)에 장착되는 제1 베어링(11)과 제2 단부 커버(9)에 장착되는 제2 베어링(13)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있는 회전축(15), 내부 공간(5)에 있고 회전축(15) 상에 장착되어 회전축(15)에 따라서 움직이는 회전자(17), 및 내부 공간(5)에서 회전자(17)를 에워싸고 하우징(3)에 인접하여 장착되는 고정자(19)를 포함한다.

하우징(3) 상에서 원주 방향으로 하우징을 따라서 길이 방향으로 연장되는 다수의 방열 핀(21)이 장착되고, 인접한 방열 핀(21) 사이에 길이 방향으로 연장되는 냉각 기류 채널(23)이 형성된다. 본 발명에 따르면, 모터(1)는 또한 방열 핀(21) 상에 장착되면서 방열 핀(21)이 하우징의 원주 방향으로 부분적으로 주위 환경에 노출되게 하는 기류 안내 디바이스(25)를 추가로 포함한다. 기류 안내 디바이스(25)는 냉각 기류 채널(23)의 중간에 냉각 기류 채널(23)에서 주위 환경으로 넘쳐 흐르려 하는 냉각 기류를 다시 냉각 기류 채널(23)로 안내하는데 사용되며, 이로써 냉각 기류가 냉각 기류 채널(23)의 중간에 냉각 기류 채널(23)에서 주위 환경으로 넘쳐흐르는 것을 방지한다.

첨부 도면에 나타난 바람직한 실시예 중에서, 기류 안내 디바이스(25)는 하우징(3)의 길이 방향을 따라서 서로 분리되어 방열 핀(21)에 장착되는 다수의 기류 안내 링(27)을 추가로 포함한다. 각각의 기류 안내 링(27)은 하우징(3)을 둘러싸는 환형 부품을 형성한다. 바람직하게 기류 안내 링(27)은 냉각 기류 채널(23)의 입구(23a) 방향을 향하는(예를 들어 도 1 내지 도 4의 우측 방향을 향하는) 한쪽 단부(27a)에서 반경 방향으로 밖으로 약간 벌어져, 나팔 모양을 형성함으로써 냉각 기류 채널(23)의 중간에 냉각 기류 채널(23)에서 주위 환경으로 넘쳐 흐르려 하는 냉각 기류를 다시 냉각 기류 채널(23)로 안내하는데 더욱 유리하다. 바람직한 실시예에서, 하우징(3)의 길이 방향을 따라서 서로 분리되어 방열 핀(21) 상에서 2개의 기류 안내 링(27)이 장착되는 것으로 나타나지만, 모터의 크기에 따라, 방열 핀(21) 상에 1개, 3개 또는 더욱 많은 기류 안내 링(27)을 장착할 수 있다는 것을 알아야 한다. 이 외에, 기류 안내 디바이스(25)는 완벽한 환형 부품을 형성하는 것이 아니라, 하우징(3)의 원주 방향을 따라 서로 분리되어 장착되는 다수의 안내판일 수 있다. 부분적으로 방열 핀(21)에 바싹 달라붙은 각각의 안내판은 냉각 기류 채널(23)의 입구 방향(예를 들어 도 1 내지 도 4의 우측 방향을 향하는)을 향하는 한쪽에서 반경 방향으로 밖으로 약간 벌어져 있다. 필요에 따라, 하우징(3) 길이 방향의 여러 부위를 따라 이처럼 서로 분리되는 다수의 안내판을 장착할 수 있다.

또 다른 실시 방식으로서, 기류 안내 디바이스(25)는 하우징(3)을 따라서 나선형으로 방열 핀(21)에 장착되는 기류 안내 막대일 수 있다. 나선식의 기류 안내 막대는 가공과 조립에 있어서 더욱 용이하다. 나선식의 기류 안내 막대의 인접 나사산 사이의 나사산 피치는 모터의 크기에 따라 합리적으로 선택될 수 있다. 바람직하게 나선식의 기류 안내 막대는 냉각 기류 채널(23)의 입구(23a) 방향(예를 들어 도 1 내지 도 4의 우측 방향을 향하는)을 향하는 한쪽에서 반경 방향으로 밖으로 약간 벌어져, 냉각 기류 채널(23)의 중간에 냉각 기류 채널(23)에서 주위 환경으로 넘쳐흐르려고 하는 냉각 기류를 다시 냉각 기류 채널(23)로 안내하는데 더욱 유리하다. 기류 안내 디바이스(25)는 나선식의 연속 기류 안내 막대가 아닌, 나선 경로를 따라 서로 분리되어 장착되는 다수의 안내판을 포함할 수 있다는 것을 알아야 한다. 부분적으로 방열 핀(21)에 바싹 달라붙은 각각의 안내판은 냉각 기류 채널(23)의 입구 방향(예를 들어 도 1 내지 도 4의 우측 방향을 향하는)을 향하는 한쪽에서도 반경 방향으로 밖으로 약간 벌어져 있을 수 있다.

이상으로 기류 안내 디바이스(25)가 원형 경로 또는 나선 경로를 따라 서로 분리되어 장착되는 다수의 안내판을 포함한다고 설명하였지만, 기류 안내 디바이스(25)는 임의의 다른 적합한 디자인 또는 형식의 서로 분리되어 장착되는 다수의 안내판을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

설령 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터는 자연 기류를 강제 냉각 기류, 예를 들어 모터를 차량에 장착할 때에는 모터가 주위 환경에 상대적인 운동으로 발생하는 기류로 채택할 수 있지만, 모터의 후방 단부 커버 부위(도면의 제2 단부 커버(9))에 냉각팬(29)을 장착하여 필요한 강제 냉각 기류를 생성할 수 있다. 냉각팬(29)을 전방 단부 커버 부위에 장착하는 것도 가능하다. 냉각팬(29)은 하우징(3)에 장착되고 쓰루 홀을 지닌 커버 캡(31)으로 덮을 수 있다. 냉각팬(29)은 회전축(15) 상에 장착하여 모터(1)로 구동할 수 있다. 더욱 바람직하게, 냉각팬(29)은 단독으로 장착되는 또 다른 모터(33)로 구동하여 냉각팬(29)의 작동과 모터(1)의 작동이 서로 독립적으로 제어되도록 한다. 이렇게 하면 모터(1) 작동 시에 필요에 따라 냉각팬(29)의 작동을 제어하여, 진일보하게 에너지를 절약하는 목적을 달성할 수 있다. 모터의 전방 단부 커버(도면의 제1 단부 커버(7)) 부위에는 회전축(15) 상에 장착되는 회전 변압기(35)도 장착하여 모터(1)의 회전을 제어할 수 있다. 이 외에, 냉각 기류 채널(23)을 지나는 기류가 주위 환경으로 빠르고 원활하게 발산되도록 하기 위하여, 냉각 기류 채널(23)의 출구(23b)에 대한 단부 캡(도면의 제1 단부 커버(7))의 표면(7a)과 아치형 표면을 형성하여 이미 열교환을 진행한 냉각 기류의 발산에 유리하도록 한다.

도 4는 본 발명 바람직한 실시예에 따른 모터의 종단면 설명도이며, 그중에 화살표는 기류가 흐르는 경로를 표시한다. 도 4에서 굵은 화살표 A는 필요한 이상적인 기류 유동 경로를 표시하며, 가는 화살표 B는 본 발명의 기류 안내 디바이스를 장착한 후 실제로 가능한 기류 유동 경로를 표시한다. 모두 잘 알다시피, 모터에 본 발명의 기류 안내 디바이스가 장착되지 않은 경우, 냉각 기류는 냉각 기류 채널(23)의 중간에 냉각 기류 채널(23)에서 주위 환경으로 흘러넘칠 수 있다. 하지만 모터에 본 발명의 기류 안내 디바이스(25)를 장착하면, 냉각 기류가 냉각 기류 채널(23)의 중간에 냉각 기류 채널(23)에서 주위 환경으로 흘러넘치려 할 때에, 본 발명의 기류 안내 디바이스(25)는 이처럼 흘러넘치려는 기류를 하류의 냉각 기류 채널(23)로 다시 안내하니, 이는 가는 화살표 B가 표시하는 바와 같다. 이렇게, 실제로 가능한 기류 유동 경로와 굵은 화살표 A로 표시되는 필요한 이상적인 기류 유동 경로는 매우 근접하며, 냉각 기류가 전체 냉각 기류 채널(23)을 흐르고 냉각 기류 채널(23)로 한정되는 방열 핀(21)과 충분한 열 교환을 진행하도록 하여, 냉각 기류 채널(23) 하류 부분 모터(1)의 효과적인 냉각도 확보할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 기류 안내 디바이스는 기존 기술 중의 원주형 보호용 실린더처럼 하우징 상의 방열 핀을 완전하게 뒤덮지 않는다. 이렇게 하면, 냉각 기류가 전체 냉각 기류 채널을 흘러, 냉각 기류 채널 하류에 있는 모터 부분도 효과적으로 냉각되도록 할 수 있으며, 또 한편으로는 외부 자연 기류가 방열 핀과 직접적으로 접촉하도록 하여 방열 효율을 높일 수 있다. 경우에 따라서, 본 발명은 심지어 방열 핀과 직접적으로 접촉하는 외부 자연 기류만으로도 모터를 냉각할 수 있도록 하였으니, 냉각 기류 채널을 흐르는 강제 냉각 기류를 생성할 필요가 없어, 에너지 소모를 더욱 확실하게 낮추게 된다.

이상에서 구체적인 실시예를 결합하여 본 발명을 상세하게 설명하였다. 이상의 설명 및 도면에서 나타낸 실시예는 분명 모두 예시적인 것이며, 본 발명을 한정하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 상황에서 이에 대해 각종 변형이나 수정을 진행할 수 있으며, 이러한 변형이나 수정 모두 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

Claims

하우징(3) 상에서 원주 방향을 따라 길이 방향으로 연장되는 다수의 방열 핀(21)이 장착되고, 인접한 방열 핀(21) 사이에 길이 방향으로 연장되는 냉각 기류 채널(23)이 형성되는 하우징(3)과,
상기 하우징(3) 양쪽 단부에 장착되어 대체로 밀봉되는 내부 공간(5)을 형성하는 제1 단부 커버(7)와 제2 단부 커버(9)와,
상기 제1 단부 커버(7)와 상기 제2 단부 커버(9)에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전축(15)과,
상기 내부 공간(5)에 위치하고 회전축(15) 상에 장착되는 회전자(17) 및
상기 내부 공간(5)에서 상기 회전자(17)를 에워싸고 상기 하우징(3)에 인접하여 장착되는 고정자(19)를 포함하는 모터(1)로서,
상기 모터(1)는 또한 상기 방열 핀(21) 상에 장착되면서 상기 방열 핀(21)이 상기 하우징(3)의원주 방향으로 부분적으로 주위 환경에 노출되게 하는 기류 안내 디바이스(25)를 추가로 포함하며, 상기 기류 안내 디바이스(25)는 상기 냉각 기류 채널(23)의 중간에서 상기 냉각 기류 채널(23)에서 주위 환경으로 넘쳐흐르려고 하는 냉각 기류를 다시 상기 냉각 기류 채널(23)로 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제1항에 있어서, 상기 기류 안내 디바이스(25)는 상기 하우징(3)의 길이 방향을 따라서 서로 분리되어 상기 방열 핀(21) 상에 장착되는 적어도 하나의 기류 안내 링(27)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제2항에 있어서, 상기 기류 안내 링(27)은 상기 냉각 기류 채널(23)의 입구(23a) 방향을 향하는 일단에서 반경 방향으로 밖으로 약간 벌어지는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제1항에 있어서, 상기 기류 안내 디바이스(25)는 상기 하우징(3)을 따라서 나선형으로 상기 방열 핀(21)에 장착되는 기류 안내 막대를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제4항에 있어서, 상기 기류 안내 막대는 상기 냉각 기류 채널(23)의 입구(23a) 방향을 향하는 한쪽에서 반경 방향으로 밖으로 약간 벌어지는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제1항에 있어서, 상기 기류 안내 디바이스(25)는 상기 하우징(3)의 원주 방향을 따르거나 나선 경로를 따라 서로 분리되어 장착되는 다수의 안내판을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제6항에 있어서, 상기 안내판은 상기 냉각 기류 채널(23)의 입구(23a) 방향을 향하는 한쪽에서 반경 방향으로 밖으로 약간 벌어지는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제1항에 있어서, 상기 냉각 기류 채널(23)의 출구(23b)에 상대되는 단부 캡의 표면(7a)과 아치형 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제1항에 있어서, 상기 모터(1)는 상기 제1 단부 커버(7) 또는 상기 제2 단부 커버(9) 부위에 장착되는 냉각팬(29)을 추가로 포함하며, 상기 냉각팬(29)은 상기 모터(1) 또는 또 다른 모터(33)로 구동되는 것을 특징으로 하는 모터(1).
제1항에 있어서, 상기 모터(1)는 상기 모터(1)의 회전을 제어하는데 사용되는 회전 변압기(35)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모터(1).