KR20210110249A - 모터 냉각용 히트파이프 및 이에 의하여 냉각되는 모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히트파이프가 모터의 모터 회전축에 장착되어 회전되도록 하고, 히트파이프의 내부에 고정 마련된 유동용 임펠러가 모터 회전축의 회전에 따라 함께 회전되어 증발부의 기체작동유체를 응축부로 강제 유동시켜, 히트파이프의 냉각 효율을 높이고 이에 의하여 모터의 발열을 효과적으로 제어하기 위한 기술이다.
Description
본 발명은 모터 냉각을 위한 히트파이프에 관한 것으로, 모터의 모터 회전축에 장착되어 모터를 냉각하는 히트파이프에 관한 것이다.
전기 모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있는 장치이다.
전기 모터에 전류가 공급되면 코일이나 도체의 저항에 의해 발생되는 동손, 자력선이 지나갈 때의 철심재료의 저항, 철심을 자화시키기 위하여 철심부에서 발생되는 철손에 의한 전기적 손실로 열이 발생되는데, 이러한 열의 일부는 모터 내에 축적되고, 그 밖에는 복사, 대류 및 전도 등에 의해서 외부로 발산된다.
모터의 운전 중에 모터 내부에서 발생된 열량과 모터 밖으로 방출된 열량의 차이에 의하여 온도 상승이 발생하며, 온도 상승이 발생하면, 온도가 가장 높은 곳인 권선부가 열화되어 단락으로 진행되므로 모터의 사용 한계는 주위 온도와 모터의 온도 상승에 의하여 제한된다.
기존의 일반적인 공냉식 모터는, 전원이 인가되면 자력이 발생되도록 고정자코일을 포함하는 고정자, 상기 고정자의 자력에 의해 회전하는 회전자, 상기 회전자의 중심축이 되는 모터 회전축, 상기 모터 회전축이 원활하게 회전하도록 구비된 베어링, 상기 모터 회전축의 일측에 냉각팬이 설치되어 모터의 냉각을 담당한다.
이때 모터의 주 발열원은 고정자 코일이고, 회전자의 발열은 모터 회전축을 통해 발산되는 것과 회전자와 고정자 사이의 에어 갭을 통하여 발산되는 것 등이 있다.
상기와 같이 구성된 모터의 주 발열원은 회전자와 고정자 코일이고, 모터 회전축의 일측에 설치된 냉각팬은 모터 회전축과 함께 회전하면서 바람을 발생시켜 모터를 냉각시킴으로써 모터의 냉각 효율을 높인다.
고정자 코일은 표면이 절연피막으로 코팅되어 있으며, 절연피막의 수명은 온도의 상승과 반비례하기 때문에 고정자 코일의 발열량이 원활하게 외부로 발산되지 않으면, 절연피막이 열화되어 벗겨지거나 파괴될 수 있다.
그러나 이러한 공냉식 모터는 고정자 코일과 회전자에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 발산시키는 데는 많은 어려움이 있으며, 이와 같은 공냉식 냉각구조의 한계를 극복하기 위해 수냉식 냉각구조가 채용된 모터가 국내외적으로 개발되어 적용되고 있지만, 수냉식의 경우에는 반드시 부대설비인 냉각기가 설치되어야 하는 단점이 있다.
한편 전기 자동차의 모터는 구동속도를 증가시키면 소형으로 고출력의 구동모터 설계가 가능하다. 현재 영구자석 전동기는 10,000rpm이 최대운전속도로 제한되고 있으며, 유도전동기는 13,000rpm 정도의 최대 운전속도가 가능하다.
같은 사이즈의 구동시스템인 경우에도 냉각 성능이 우수한 제품은 출력밀도를 높일 수 있으며, 기존 하우징의 수냉식 냉각 유로 방식을 넘어서는 효율적인 냉각시스템이 필요한 실정이다.
한편 냉각 장치의 일종으로서 히트파이프가 널리 알려져 있다.
도 5는 종래의 히트파이프의 개념 단면도이다.
히트파이프는 히트파이프 몸체(14) 내부의 중공부를 진공으로 형성한 후 밀봉되기 전에 작동유체가 주입되기 때문에 내부 압력은 작동유체의 증기압에 의하여 결정된다.
히트파이프는 일측에 증발부(11)가 형성되며 타측에 응축부(12)가 형성되며, 증발부에서는 액체작동유체가 기체작동유체로 증발되며, 응축부에서는 기체작동유체가 액체작동유체로 응축된다.
구체적으로는, 증발부에 열이 전달되면(외부로부터 열을 흡수하면) 액체작동유체가 기화(증발)되어 내부의 중공부에 압력차가 발생하고, 이 압력차로 기화된 기체작동유체가 내부의 중공부를 따라 온도와 압력이 낮은 응축부로 이동하고, 응축부에서는 기체작용유체가 증발 잠열을 발산하면서(외부로 열을 방출하면서) 액체작동유체로 응축된다.
응축된 액체작동유체는 윅(wick)(13) 구조에서 발생하는 모세관 힘에 의해 증발부로 되돌아간다.
즉, 히트파이프는 밀폐된 공간에 진공 상태로 주입된 작동유체가, 증발부에서 외부의 열을 흡수하고 증발되어 기체작동유체로 변환된 후 응축부로 유동하여 응축부에서 열을 외부로 발산하고 냉각되어 다시 액체작동유체가 되며, 응축된 액체작동유체는 윅(wick)의 모세관력에 의해 증발부로 돌아오게 되면서, 작동유체의 순환이 발생하게 된다.
히트파이프의 작동범위는 작동유체의 빙점과 비등온도에 따라서 극저온(0∼150K), 저온(150∼750K), 고온(750∼3000K)으로 구분한다.
고온용 히트파이프는 원자로와 방사선 동위 원소의 냉각, 폐열 회수장치 등의 에너지산업에 이용되고, 저온 히트파이프는 전자회로의 냉각 및 제어, 회전축, 터빈. 변압기 등의 냉각, 태양에너지의 집열의 저장 및 응용, 온실 난방 시스템 등 많은 분야에 걸쳐 응용되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히트파이프가 모터의 모터 회전축에 장착되어 회전되도록 하고, 히트파이프의 내부에 고정 마련된 유동용 임펠러가 모터 회전축의 회전에 따라 함께 회전되어 증발부의 기체작동유체를 응축부로 강제 유동시켜, 히트파이프의 냉각 효율을 높이고 이에 의하여 모터의 발열을 효과적으로 제어하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부에 액체작동유체가 기체작동유체로 증발되는 증발부와 기체작동유체가 액체작동유체로 응축되는 응축부를 가진 히트파이프에 있어서, 상기 히트파이프가 모터 회전축에 장착되어 회전될 때 상기 증발부의 기체작동유체를 상기 응축부로 강제 유동시키기 위하여, 상기 증발부와 상기 응축부 사이에 유동용 임펠러가 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 유동용 임펠러는 스크류 형태인 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 응축부를 이루는 히트파이프 몸체의 내측벽에 내부 전열핀이 내부를 향하여 돌출 형성되며, 상기 내부 전열핀은 나선 형태로 연속적으로 형성되어 상기 히트파이프가 모터의 모터 회전축에 장착되어 회전될 때 상기 응축부의 액체작동유체를 상기 증발부측으로 강제 유동시키는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 유동용 임펠러는 파이프 형태의 결합관의 내부에 고정되며, 상기 결합관의 외주면은 상기 내부 전열핀에 고정되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 응축부를 이루는 히트파이프 몸체의 외측벽에 외부 전열핀이 외부를 향하여 돌출 형성되며, 상기 외부 전열핀은 나선 형태로 연속적으로 형성되어 상기 히트파이프가 모터의 모터 회전축에 장착되어 회전될 때 상기 히트파이프 몸체 외부의 기체를 강제 송풍하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 사상으로, 상기의 모터 냉각용 히트파이프가 모터 회전축에 장착되는 모터가 제공된다.
상기와 같이 본 발명은, 히트파이프가 모터 회전축에 장착되어 모터 회전축과 함께 회전되도록 하고, 히트파이프의 내부에 고정 마련된 유동용 임펠러가 모터 회전축의 회전에 따라 함께 회전되어 증발부의 기체작동유체를 응축부로 강제 유동시켜, 히트파이프의 냉각 효율을 높일 수 있다.
이에 의하여 본 발명은 모터의 발열을 효과적으로 제어하여 모터의 회전자와 고정자 코일의 온도 상승을 방지하며, 온도 상승으로 인한 권선부위의 절연물이 열화되거나 절연파괴 등에 의한 모터 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 모터의 효율 상승과 모터의 장기간 사용을 가능하도록 하며, 특히 사용 환경이 열악한 전기 자동차의 모터에서 그 효용성이 더욱 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 히트파이프에 의하여 냉각되는 모터의 개념 단면도,
도 2는 도 1의 분리 단면도,
도 3은 도 1의 히트파이프의 개념 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 히트파이프의 증발압력 변화에 따른 몰리에르 선도를 나타낸 도면,
도 5는 종래의 히트파이프의 개념 단면도.
도 2는 도 1의 분리 단면도,
도 3은 도 1의 히트파이프의 개념 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 히트파이프의 증발압력 변화에 따른 몰리에르 선도를 나타낸 도면,
도 5는 종래의 히트파이프의 개념 단면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 의한 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 히트파이프에 의하여 냉각되는 모터의 개념 단면도이며, 도 2는 도 1의 분리 단면도이며, 도 3은 도 1의 히트파이프의 개념 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 히트파이프의 증발압력 변화에 따른 몰리에르 선도를 나타낸 도면이다.
본 실시례는 모터(100)와 모터 냉각용 히트파이프(200)로 이루어진다.
모터(100)는, 전원이 인가되면 자력이 발생되도록 코일을 포함하는 고정자(101), 고정자(101)의 자력에 의해 회전하는 회전자(102), 회전자(102)의 중앙부에 설치되어 회전자(102)와 함께 회전하는 모터 회전축(103), 고정자(101)와 회전자(102) 사이에 형성되는 에어 갭(104) 등을 포함한다.
모터 회전축(103)에는 그 일측면에서 중앙부을 향하여 장착홈(103a)이 형성되고, 장착홈(103a)에 모터 냉각용 히트파이프(200)의 일부가 삽입되면서 장착된다.
본 실시례의 모터 냉각용 히트파이프(200)는, 히트파이프 몸체(210)와, 윅(220)과, 결합관(230)과, 유동용 임펠러(240)를 포함한다.
히트파이프 몸체(210)는 길이방향으로 길게 연장되는 형태로서 내부에 중공부가 형성되며 밀폐된 구조를 이룬다.
히프파이프 몸체(210)의 재질로는 알루미늄, 구리, 스테인리스 강 등이 있으며 구리가 바람직하나 특별히 한정하는 것은 아니다.
히트파이프 몸체(210) 내부에 봉입되는 작동유체로는, 극저온용(0~150K)으로 헬륨(Helium), 알곤(Argon), 질소(Nitrogen) 등이 있으며, 저온용(150~750K)으로는 물(Water), 에탄올(Ethanol), 메탄올(Methanol), 아세톤(Acetone), 암모니아(Ammonia), 프레온(Freon) 등이 있으며, 고온용(750~3000K)으로는 새슘(Caesium), 소듐(Sodium), 리튬(Lithium) 등이 있으나 바람직하게는 저온용의 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 프레온 등이 바람직하나 특별히 한정하는 것은 아니다.
히트파이프 몸체(210)의 내부는 길이방향 일측이 증발부(201)이며 길이방향 타측이 응축부(202)이다.
증발부(201)에서 액체작동유체(L)가 기체작동유체로 증발된다.
증발부(201)를 이루는 길이방향 일측의 히트파이프 몸체(210)가 모터 회전축(103)의 장착홈(103a)에 장착되어, 모터에서 발생하는 열을 흡열하여 모터를 냉각시킨다.
응축부(202)에서 기체작동유체가 액체작동유체로 응축된다.
응축부(202)를 이루는 길이방향 타측의 히트파이프 몸체(210)가 모터(100)의 외부에 배치되어 열을 외부로 방열한다.
응축부(202)를 이루는 히트파이프 몸체(210)에는 내측벽에 내부 전열핀(211)이 내부를 향하여 돌출 형성되며, 외측벽에 외부 전열핀(212)이 외부를 향하여 돌출 형성되어 있다.
내부 전열핀(211)은, 나선 형태로 연속적으로 형성되어 응축부(202)의 액체작동유체를 증발부(201)측으로 강제 유동시키기 위한 것이다.
또한 내부 전열핀(211)의 중앙에는 중공부가 형성되어 기체작동유체(G)의 유동을 방해하지 않으면서 전열면적을 넓혀 열교환 효율을 높일 수 있다.
내부 전열핀(211)은 나선 형태 혹은 스크류 형태 혹은 헬리컬 기어식으로 연속적으로 연결되며, 나선 형태의 내부 전열핀(211)의 날개 피치가 한 방향(즉 증발부 방향)으로 기울어지도록 하고 그 기울어진 방향으로 유동이 일어나도록 한다. 스크류 형태의 내부 전열핀(211)의 날개 피치각은 법선 기준 5°~15°인 것이 바람직하다.
외부 전열핀(212)은, 나선 형태로 연속적으로 형성되어 히트파이프(200)가 모터 회전축(103)에 장착되어 회전될 때 히트파이프(200) 외부의 기체를 모터(100)를 향하여 강제 송풍하기 위한 것이다.
외부 전열핀(212)은 나선 형태 혹은 스크류 형태 혹은 헬리컬 기어식으로 연속적으로 연결되며, 나선 형태의 외부 전열핀(212)의 날개 피치가 한 방향(즉 모터 방향)으로 기울어지도록 하고 그 기울어진 방향으로 유동이 일어나도록 한다. 스크류 형태의 외부 전열핀(212)의 날개 피치각은 법선 기준 3°~10°인 것이 바람직하다.
히트파이프 몸체(210)는 모터 회전축(103)의 중심선을 따라 배치된다.
따라서 히트파이프 몸체(210)는 모터 회전축(103)과 함께 동축으로 회전하게 된다.
히트파이프 몸체(210) 내부에 윅(220)이 마련된다.
본 실시예에서 윅(220)은 유동용 임펠러(240)부터 증발부(201) 전체에 걸쳐 히트파이프 몸체(210)의 내측벽에 마련된다.
히트파이프 몸체(210)의 내부에 결합관(230)이 고정된다. 구체적으로는 파이프 형태의 결합관(230)의 외주면이 내부 전열핀(211)에 고정된다.
결합관(230)의 내부에 유동용 임펠러(240)가 고정 마련된다.
이는 스크류 형태의 유동용 임펠러(240)를 내부 전열핀(211)에 직접 고정하기 곤란하다는 문제를 해결하기 위하여 결합관(230)을 매개로 유동용 임펠러(240)를 고정시키는 것이다.
유동용 임펠러(240)는, 히트파이프(200)가 모터 회전축(103)에 장착되어 회전될 때 증발부(201)의 기체작동유체를 응축부(202)로 강제 유동시키기 위한 것이며, 유동용 임펠러(240)에 의하여 증발부(201)와 응축부(202)의 압력차가 발생한다.
유동용 임펠러(240)는, 회전력을 이용하여 기체작동유체를 어느 방향으로 강제 유동시킬 수 있다면 어떤 형태의 임펠러라도 채택될 수 있다.
본 실시예에서 유동용 임펠러(240)는 스크류 형태를 채택하여 극히 간단한 구조로 소형으로 제작될 수 있으며, 결합관(230) 혹은 히트파이프 몸체(210)에 삽입 고정될 수 있다.
스크류 형태의 유동용 임펠러(240)는 스크류 형태 혹은 헬리컬 기어식으로 연속적으로 연결되며, 스크류 형태의 유동용 임펠러(240)의 날개 피치가 한 방향(즉 응축부 방향)으로 기울어지도록 하고 그 기울어진 방향으로 유동이 일어나도록 한다. 스크류 형태의 유동용 임펠러(240)의 날개 피치각은 좌측 기울기로 법선 기준 25°~30°인 것이 바람직하다.
또한 모터 회전축(103)의 회전 속도에 따라 스크류 형태의 유동용 임펠러(240)의 날개 수량을 조정하여 기체작동유체의 유동량과 압력차를 조정할 수 있다.
다음으로 본 발명의 작용을 설명한다.
모터(100)에 통전이 되면 회전자(102) 및 모터 회전축(103)이 연속적으로 회전운동을 하게 된다.
이에 의하여 모터 회전축(103)의 장착홈(103a)에 삽입 고정된 히트파이프(200) 또한 회전운동을 한다.
히트파이프(200)가 회전한다는 것은 모터 회전축(103)의 축중심을 따라 히트파이프 몸체(210)가 회전한다는 것을 의미하며, 히트파이프 몸체(210)의 회전에 따라 결합관(230)과 유동용 임펠러(240), 내부 전열핀(211)과 외부 전열핀(212) 모두가 모터 회전축(103)의 축중심을 따라 회전을 한다.
히트파이프(200)의 증발부(201)는, 모터(100)의 고정자(101)와 회전자(102)에서 전달되어 오는 열을 액체작동유체(L)가 흡수하면서 기화(증발)하여 기체작동유체(G)로 상변화되며, 상변화된 기체작동유체(G)는 응축부(202)로 이동한다.
유동용 임펠러(240)는 모터 회전축(103)과 함께 회전되면서 증발부(201)의 기체작동유체(G)를 응축부(202)로 강제 유동시킨다.
즉 유동용 임펠러(240)에 의하여 증발부(201)의 기체작동유체(G)가 응축부(202)로 강제 대류된다. 이에 의하여 작동유체의 순환속도를 증가시켜 히트파이프(100)의 냉각 효율을 상승시킬 수 있다.
또한 유동용 임펠러(240)의 강제 유동에 의하여 증발부(201)의 압력이 낮아지며 응축부(202)의 압력이 높아진다.
도 4를 참조하면, 증발부(201)의 압력이 P1에서 P2로 내려가면 액체작동유체(L)의 엔탈피(enthalpy)의 변화는 E1에서 E2로 증가하므로 결과적으로 액체작동유체(L)의 증발잠열이 증가해 히트파이프(20))의 냉각 효과를 높일 수있으며, 이에 의하여 모터(100)의 온도 상승을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
즉 유동용 임펠러(240)에 의하여 작동유체의 순환속도를 증가시키며 또한 증발부(201)의 압력을 낮추도록 하여 냉각 효율이 대폭 상승될 수 있다.
히트파이프(200)의 응축부(202)는, 기체작동유체(G)가 외부의 공기 중으로 열을 발산시키면서 액체작동유체(L)로 상변화한 후, 윅(220)을 따라 증발부(201)로 회귀하도록 하면서 한 차례 냉각 사이클을 완수한다.
이때 내부 전열핀(211)은 전열면적을 넓히는 역할과 함께 액체작동유체(L)를 윅(220)으로 강제 이송하는 역할을 한다.
내부 전열핀(211)은 히트파이프 몸체(210)의 내측벽에 나선 형태로(혹은 헬리컬 기어식으로) 연속적으로 연결되면서 유동용 임펠러(240)(혹은 결합관(230))까지 형성되어 넓은 전열면적으로 응축부(202)의 열전달을 높인다.
또한 모터(100)의 고속 회전에 따라 히트파이프(200)가 고속으로 회전하면, 원심력으로 인하여 응축부(20)의 내측벽에 응축된 액체작동유체(L)가 표면에 고착되면서 윅(220)으로 이동하기 어렵다는 것을 감안하여, 나선 형태의 내부 전열핀(211)으로 액체작동유체(L)를 증발부측으로 강제 유동시킨다.
내부 전열핀(211)은 나선 형태(혹은 스크류 형태 혹은 헬리컬 기어식)로 연속적으로 연결되고, 날개 피치가 윅(220) 방향으로 기울어져 있어 액체작동유체(L)를 윅(220)에 강제 이송한다.
이와 같이 액체작동유체(L)를 윅(220)에 강제 이송하여 액체작동유체(L)의 윅(220)으로의 공급이 원활하게 되어 열회수율이 상승한다.
윅(220)으로 강제 이송된 액체작동유체(L)는 모세관압에 의하여 증발부(201)로 귀환한다.
한편 외부 전열핀(212)은 전열면적을 넓히는 한편, 나선 형태(혹은 스크류 형태 혹은 헬리컬 기어식)로 연속적으로 연결되고, 날개 피치가 모터(100) 방향으로 기울어져 있어 히트파이프(200) 외부의 공기를 모터(100)측으로 강제 송풍하여 외부 전열핀(212)과 모터(100)를 냉각시킨다.
상기와 같이 본 발명은, 액체작동유체가 증발부(201)에서 기체작동유체로 상변화되며, 증발부(201)의 기체작동유체는 유동용 임펠러(240)에 의하여 응축부(202)로 강제 유동되며, 기체작동유체는 응축부(202)에서 액체작동유체로 상변화되며, 응축부(202)의 액체작동유체는 나선 형태의 내부 전열핀(211)에 의하여 윅(220)으로 강제 이송된 후 윅(220)을 따라 증발부(201)로 귀환하는 과정을 빠르게 반복하면서, 증발부(201)에서 모터(100)에서 발생하는 열을 흡열하며, 응축부(202)에서 외부의 대기 중으로 열을 발산한다.
한편 자동차 산업은 전 세계적으로 점차 전기 자동차로 관심이 변화되고 있으며, 전기자동차 산업의 연구개발 중 엔진을 대체하는 전기모터의 성능향상 기술은 전기모터의 소형화와 경량화의 일환으로 모터를 작게 만들면서 출력을 향상시킬 수 있는 모터의 냉각방식이 상당히 중요하다.
전기자동차 모터는 기존 내연기관의 역할을 했던 엔진을 대체하므로 내연기관이 감당했던 자동차 운전구간의 높은 토크(torque)와 고속회전 특성을 만족시키기 위해 많은 전류가 인가된다. 큰 값으로 인가된 전류로 인해 매우 높은 열이 모터 내부 부품에 연속적으로 발생한다.
따라서 모터에 발생한 열은 모터시스템의 출력감소 및 효율저하 그리고 나아가서는 수명 저감의 원인이 된다. 그러므로 전기모터의 설계에 있어서 전자기 분야와 더불어 열전달 기술을 활용한 냉각설계가 중요한 기술 분야로 자리잡고 있다.
이러한 전기 자동차 모터는 연속출력의 저속 구간의 회전수는 3,000rpm이고, 고속구간의 회전수는 12,000 rpm으로 표시되어 있다. 이와 같이 모터의 회전수에 맞추어 유동용 임펠러(240)의 날개 수를 조정하여, 토출가스의 압력을 조정할 수 있다. 즉, 저속의 모터는 스크류형 날개 수를 많게 해서 토출압력을 높일 수 있으며, 고속의 모터는 스크류형 날개 수를 줄이므로 적절한 토출압력을 얻을 수 있다.
스크류 형태의 유동용 임펠러(240)의 정압별 풍량은 날개의 피치각이 커질수록 선형적으로 증가하므로 피치각이 증가하면 축동력이 비례적으로 증가하는데 피치각이 클수록 증가폭이 커진다. 이는 피치각이 클수록 압축부 전방의 항력이 크게 발생하기 때문에 1800 RPM 모터를 기준으로 날개의 피치각은 법선 기준 20°∼35°의 범위가 바람직하며, 더욱 더 바람직하게는 날개의 피치각은 25°∼30° 이다. 그러나 회전수가 높아질수록 상기 피치각은 점점 줄어들 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 모터
101 : 고정자 102 : 회전자
103 : 모터 회전축 103a : 장착홈
104 : 에어 갭
200 : 모터 냉각용 히트파이프
201 : 증발부 202 : 응축부
210 : 히트파이프 몸체 211 : 내부 전열핀
212 : 외부 전열핀
220 : 윅
230 : 결합관
240 : 유동용 임펠러
101 : 고정자 102 : 회전자
103 : 모터 회전축 103a : 장착홈
104 : 에어 갭
200 : 모터 냉각용 히트파이프
201 : 증발부 202 : 응축부
210 : 히트파이프 몸체 211 : 내부 전열핀
212 : 외부 전열핀
220 : 윅
230 : 결합관
240 : 유동용 임펠러
Claims (6)
- 내부에 액체작동유체가 기체작동유체로 증발되는 증발부와 기체작동유체가 액체작동유체로 응축되는 응축부를 가진 히트파이프에 있어서,
상기 히트파이프가 모터 회전축에 장착되어 회전될 때 상기 증발부의 기체작동유체를 상기 응축부로 강제 유동시키기 위하여, 상기 증발부와 상기 응축부 사이에 유동용 임펠러가 고정되는 것을 특징으로 하는 모터 냉각용 히트파이프.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유동용 임펠러는 스크류 형태인 것을 특징으로 하는 모터 냉각용 히트파이프.
- 제 1 항에 있어서,
상기 응축부를 이루는 히트파이프 몸체의 내측벽에 내부 전열핀이 내부를 향하여 돌출 형성되며, 상기 내부 전열핀은 나선 형태로 연속적으로 형성되어 상기 히트파이프가 모터의 모터 회전축에 장착되어 회전될 때 상기 응축부의 액체작동유체를 상기 증발부측으로 강제 유동시키는 것을 특징으로 하는 모터 냉각용 히트파이프.
- 제 3 항에 있어서,
상기 유동용 임펠러는 파이프 형태의 결합관의 내부에 고정되며, 상기 결합관의 외주면은 상기 내부 전열핀에 고정되는 것을 특징으로 하는 모터 냉각용 히트파이프.
- 제 4 항에 있어서,
상기 응축부를 이루는 히트파이프 몸체의 외측벽에 외부 전열핀이 외부를 향하여 돌출 형성되며, 상기 외부 전열핀은 나선 형태로 연속적으로 형성되어 상기 히트파이프가 모터의 모터 회전축에 장착되어 회전될 때 상기 히트파이프 몸체 외부의 기체를 강제 송풍하는 것을 특징으로 하는 모터 냉각용 히트파이프.
- 제 1 항 내지 제 5 항의 모터 냉각용 히트파이프가 모터 회전축에 장착되는 것을 특징으로 하는 히트파이프에 의하여 냉각되는 모터.
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| KR102634868B1 (ko) | 2024-02-07 |
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