KR20210065683A - 공기 냉각 구조를 가지는 모터 - Google Patents

Abstract

공기 냉각 구조를 가지는 모터가 개시된다. 상기 모터는, 모터 하우징의 상측 덮개 하측면에 돌출 형성되어 유입되는 공기를 안내하는 고정형 날개를 구비할 수 있다.

Description

공기 냉각 구조를 가지는 모터{Motor having air cooling structure}

본 발명은 공기 냉각 구조를 가지는 모터에 관한 것이다.

모터는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기 에너지를 회전 에너지로 바꾸는 장치로서, 각종 전자기기, 산업용/가정용 기기, 완구류 및 자동차 등 거의 모든 산업 분야에 사용되고 있다.

일반적으로 모터는 하우징에 고정되고 전원의 인가에 의해 회전 자계를 형성하도록 코일이 권선되는 스테이터(고정자)와, 스테이터 내부에 공극을 두고 회전축에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터(회전자)를 포함한다.

모터의 코일에 전원이 인가되면, 회전축에 수직한 방향으로 자계가 발생하여 스테이터에 의해 자속이 회전하고, 이러한 회전 자속이 전류를 유기시키며 유기된 전류는 자속과 함께 로터에 토크를 발생시켜 회전축을 회전시킨다.

모터는 구동 상태에서 동손, 철손, 기계손 등의 손실로 인해 열이 발생된다. 여기서, 동손은 코일에 흐르는 전류에 의해 발생하는 저항 손실이며, 철손은 전기자 철심 내에서 자화의 방향이 교번적으로 변하여 철심 내부에서 생기는 손실로서 히스테리시스 손실과 와전류 손실로 구분된다.

특히, 무선전파 등의 유도에 의해 구동되는 RC(remote control)용 장치에 장착되는 모터(즉, RC용 모터)는, 좁은 공간에서 많은 전력을 사용하게 되어 온도가 급격하게 올라가는 문제가 있다.

따라서, 모터 본체에 장착된 영구 자석의 효율이 저하될 수 있고, 또한, 온도가 높은 상태로 장기간 노출됨에 따라 전선의 피복이 열화되거나 타는 냄새가 나므로 사용자의 불안감을 줄 수 있다. 경우에 따라서는 모터에 의한 화상을 야기하기도 한다.

이러한 RC용 모터가 정지 비행을 주로 하는 무인기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)에 장착되어 사용되는 경우에는 모터의 과열이 특히 문제될 수 있다. 즉, 드론이라 칭하는 무인기는 정지비행을 주로 하므로 공기 통풍이 안되어 더 높은 온도에 반복적으로 노출되어 무인기의 급격한 고장의 원인이 되고 있다. 이러한 모터의 과열을 막기 위해 더 큰 용량의 모터를 사용할 경우 무인기의 전체 중량의 증가로 비행시간이 줄어드는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1860463호(모터 냉각 장치)

본 발명은 모터 내부로 기류를 효과적으로 유도하여 코일부에 대한 냉각이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 공기 냉각 구조를 가지는 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 무인기에 장착되는 모터 하우징의 상측 덮개 하측면에 돌출 형성되어 유입되는 공기를 안내하는 고정형 날개가 구비되는 공기 냉각 구조를 가지는 모터가 구비된다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 모터 내부로 기류를 효과적으로 유도하여 코일부에 대한 냉각이 이루어도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기에 장착된 모터를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 날개의 형태를 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 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.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기에 장착된 모터를 예시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 날개의 형태를 나타낸 도면이다.

도 1에 예시된 바와 같이, 무인기에 장착되는 모터는 방사상으로 코일이 권취된 내측 드럼과, 내측 드럼의 코일에 대응되는 영구 자석이 일체로 설치된 외측 드럼과, 외측 드럼과 내측 드럼을 내부에 수용하는 하우징과, 내측 드럼의 중심부에 배치되고 상측 단부가 하우징의 상부로 노출되도록 배치된 회전축과, 회전축의 상단에 결합되는 프로펠러를 포함할 수 있다. 여기서, 모터는 외전형 구조일 수 있다.

도 2의 (b)에 예시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터의 하우징을 구성하는 상측 덮개 하측면에는 하우징 내부로 유입되는 공기를 안내하기 위한 고정형 날개가 돌출 형성된다. 이에 비해, 종래기술에 따른 모터 하우징의 상측 덮개 하측면에는 본 실시예와 달리 고정형 날개가 형성되지 않음을 확인할 수 있다(도 2의 (a) 참조)

돌출 형성된 고정형 날개는 상측 덮개에는 복수의 관통홀이 형성되고, 프로펠러의 회전에 의해 하측(즉, 모터가 위치된 방향)으로 공기 흐름이 형성되며, 하측으로 향하는 공기는 상측 덮개의 관통홀을 통해 모터 하우징 내부로 유입된다.

모터 하우징 내부로 유입되는 공기는 고정형 날개에 의해 그 진행 방향이 변경되어 이동될 수 있다.

모터 하우징의 상측 덮개 하측면에 돌출 형성된 고정형 날개는 프로펠러의 회전 방향에 대응하는 곡선 형상으로 형성될 수 있다. 곡선 형상의 고정형 날개는 모터 하우징 내부로 유입된 공기가 방향성을 가지는 기류로 형성되도록 유도할 수도 있을 것이다.

따라서, 모터 운전시 유입된 공기는 코일 형성 영역 등이 효과적으로 냉각되도록 기능할 수 있다.

모터 하우징의 상측 덮개 하부면에 형성되는 고정형 날개는 하부면과 일체화되어 형성될 수도 있으나, 하부면에 형성된 장착 홈에 끼워져 고정되는 분리형으로 형성될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 방사상으로 코일이 권취된 내측 드럼;
   내측 드럼의 코일에 대응되는 영구 자석이 일체로 설치된 외측 드럼;
   외측 드럼과 내측 드럼을 내부에 수용하는 하우징;
   내측 드럼의 중심부에 배치되고 상측 단부가 하우징의 상부로 노출되도록 배치된 회전축; 및
   회전축의 상단에 결합되는 프로펠러를 포함하되,
   상기 하우징의 상측 덮개 하측면에 돌출 형성되어 유입되는 공기를 안내하는 고정형 날개가 형성되는 공기 냉각 구조를 가지는 모터.

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