KR20220165112A - 전기기기의 권선 냉각장치 - Google Patents

전기기기의 권선 냉각장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220165112A
KR20220165112A KR1020210073690A KR20210073690A KR20220165112A KR 20220165112 A KR20220165112 A KR 20220165112A KR 1020210073690 A KR1020210073690 A KR 1020210073690A KR 20210073690 A KR20210073690 A KR 20210073690A KR 20220165112 A KR20220165112 A KR 20220165112A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
stator
heat dissipation
cooling device
winding
Prior art date
Application number
KR1020210073690A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102537535B1 (ko
Inventor
장정환
살바짓 폴
Original Assignee
동아대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동아대학교 산학협력단 filed Critical 동아대학교 산학협력단
Priority to KR1020210073690A priority Critical patent/KR102537535B1/ko
Publication of KR20220165112A publication Critical patent/KR20220165112A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102537535B1 publication Critical patent/KR102537535B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/187Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786Outer rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227Heat sinks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

본 발명은 전기기기에서 열 발생이 가장 크게 일어나는 권선의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 전기기기의 권선 냉각장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전기기기의 권선 냉각장치는, 요크(yoke)에 복수의 치형(teeth)이 일정 간격으로 배열되어 상기 치형 사이에 슬롯(slot)이 형성된 고정자코어(stator core)와, 상기 복수의 치형에 감겨지며 전류가 인가되는 권선을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자의 치형과 마주보게 설치되는 영구자석을 포함하는 회전자;를 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치로서, 상기 고정자의 슬롯 내측에 삽입되어 권선 사이에 배치되어 권선에서 발생한 열을 흡수하는 흡열부와, 상기 권선의 외부로 연장되어 흡열부에서 흡수한 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함하는 열전도성 재질의 방열부재와; 상기 방열부재의 방열부에 설치되어 외부로 열을 방출하는 열전도성 재질의 히트싱크유닛;을 포함한다.

Description

전기기기의 권선 냉각장치{Winding Cooling Device in Electric Machines}
본 발명은 전기기기의 권선(winding)을 냉각하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동기 또는 발전기의 고정자 권선에 연접하도록 설치되어 권선의 온도를 저감할 수 있는 전기기기의 권선 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동기 및 발전기를 포함하는 전기기기의 출력밀도(㎾/㎏) 및 토크밀도(N.m/㎏)를 향상시키기 위해서는 다른 조건이 동일할 경우 인가되는 전류의 크기를 키워야 한다. 하지만 큰 전류의 인가는 권선의 전류밀도를 높이게 되고 권선 저항에 의해 발생하는 저항손실이 커져서 전기기기의 온도 상승을 유발한다.
이 경우 권선에서 발생하는 발열로 인해 기기의 효율이 저하되고, 수명이 단축되며 영구자석을 포함할 경우 영구자석의 감자에 의해 성능이 떨어지게 된다. 극단적인 경우 화제로 인해 기기가 소손될 수도 있다. 그러므로 적절한 방법에 의해 권선에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 방법이 요구된다.
이에 국내 등록특허 제10-1060018호에는 고정자에 방열부재를 설치하여 인휠 모터를 냉각시킬 수 있도록 함으로써 상대적으로 낮은 중량과 저비용으로 높은 냉각 성능을 얻을 수 있으며, 방열부재에 방열팬을 설치하여 냉각 성능을 높일 수 있는 히트 파이프를 구비한 인휠 모터가 개시되어 있다.
그러나 상기한 인휠 모터의 냉각 장치는 고정자의 코어 외면에 방열부재를 접촉하도록 설치하는 구조로서 방열 성능이 낮기 때문에 방열 성능을 높이기 위한 별도의 방열팬을 필요로 하며, 이로 인하여 인휠 모터의 구조적인 복잡성이 증가하고 제조 비용이 증가하여 실제 적용이 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1060018호(2011.08.22. 등록)
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전기기기에서 열 발생이 가장 크게 일어나는 권선의 냉각 성능을 향상시키고, 구조적으로 단순하고 조립성 및 경제성이 우수한 전기기기의 권선 냉각장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기기기의 권선 냉각장치는, 요크(yoke)에 복수의 치형(teeth)이 일정 간격으로 배열되어 상기 치형 사이에 슬롯(slot)이 형성된 고정자코어(stator core)와, 상기 복수의 치형에 감겨지며 전류가 인가되는 권선을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자의 치형과 마주보게 설치되는 영구자석을 포함하는 회전자(rotor);를 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치로서, 상기 고정자의 슬롯 내측에 삽입되어 권선 사이에 배치되어 권선에서 발생한 열을 흡수하는 흡열부와, 상기 권선의 외부로 연장되어 흡열부에서 흡수한 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함하는 열전도성 재질의 방열부재와; 상기 방열부재의 방열부에 설치되어 외부로 열을 방출하는 열전도성 재질의 히트싱크유닛;을 포함할 수있다.
상기 방열부재는 고정자에 'ㄱ'자 또는 'ㄷ'자 형태로 절곡되게 설치되는 봉(bar) 형태로 될 수 있다.
그리고 상기 히트싱크유닛은 상기 방열부재의 방열부에 고정되는 헤드부와, 상기 헤드부에 외측으로 연장되게 설치되는 방열핀을 포함할 수 있다.
상기 방열핀은 판 형태로 되어 방열부재 또는 헤드부의 길이방향을 따라 복수개가 간격을 두고 배열될 수 있다.
상기 방열핀은 헤드부에 방사상으로 연장되게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 권선 냉각장치는, 상기 고정자의 요크에 고정되게 설치되며 상기 방열부재가 삽입되는 복수의 홈이 배열되어 있는 서포트브라켓과, 상기 서포트브라켓에 결합되면서 상기 홈 내측에 삽입된 방열부재가 홈에서 이탈되지 않도록 고정하는 고정링을 더 포함할 수 있다.
상기 서포트브라켓과 고정링은 열전도성 재질로 이루어지며, 상기 서포트브라켓 또는 고정링에 보조방열핀이 형성될 수 있다.
상기 방열부재는 고정자의 슬롯에서 양측부 외측으로 연장되고, 방열부재의 양측 끝단부에 복수의 히트싱크유닛이 설치될 수 있다.
혹은 상기 방열부재는 고정자의 권선 사이에서 일측부 외측으로 연장되어 끝단부에 히트싱크유닛이 설치되고, 바로 옆의 다른 한 방열부재는 고정자의 권선 사이에서 다른 일측부 외측으로 연장되어 끝단부에 히트싱크유닛이 설치되어, 복수의 방열부재 및 히트싱크유닛이 고정자의 양측부에 교대로 배열될 수도 있다.
또는 상기 방열부재 및 히트싱크유닛은 고정자에 배열된 하나 또는 두 개 이상의 슬롯 간격을 두고 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 한 형태에 따른 전기기기의 권선 냉각장치는, 원형 링 형태로 된 요크(yoke)에 복수의 치형(teeth)이 원주방향을 따라 일정 간격으로 배열되어 상기 치형 사이에 슬롯(slot)이 형성된 고정자코어(stator core)와, 상기 복수의 치형에 감겨지며 전류가 인가되는 권선을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자의 치형과 마주보게 설치되는 영구자석을 포함하는 회전자;를 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치로서, 상기 고정자의 슬롯 내측에 삽입되어 권선 사이에 배치되어 권선에서 발생한 열을 흡수하는 흡열부와, 상기 권선의 외부로 연장되어 흡열부에서 흡수한 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함하는 열전도성 재질의 방열부재와; 상기 방열부재의 방열부에 설치되어 외부로 열을 방출하는 열전도성 재질의 히트싱크유닛; 및, 상기 방열부재를 고정자의 슬롯 내측에 고정되게 설치하기 위한 고정수단;을 포함할 수 있다.
상기 고정수단은, 상기 고정자의 요크에 고정되게 설치되며 상기 방열부재가 삽입되는 홈이 원주방향을 따라 배열되어 있는 서포트브라켓과, 상기 서포트브라켓에 결합되면서 상기 홈 내측에 삽입된 방열부재가 홈에서 이탈되지 않도록 고정하는 원형 링 형태의 고정링을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 방열부재의 일단부가 고정자의 치형 사이의 슬롯 내측에서 권선과 권선 사이에 배치되어 권선에서 발생한 열을 흡수한 후 열전도 방식으로 외부로 방출하므로 고정자의 권선의 온도를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 따라서 열로 인한 전기기기의 성능 저하와 소손을 방지할 수 있다.
또한 복수의 방열부재를 서포트브라켓과 고정링으로 간단히 고정자의 권선 사이사이에 설치할 수 있으므로 조립성과 제조 비용을 절감할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 권선 냉각장치가 적용된 전기기기로서 전동기의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 권선 냉각장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 권선 냉각장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 권선 냉각장치를 구성하는 방열부재의 다양한 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 권선 냉각장치를 구성하는 히트싱크유닛의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 권선 냉각장치를 구성하는 히트싱크유닛의 다른 실시예들을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 권선 냉각장치를 구성하는 히트싱크유닛의 또 다른 실시예들을 나타낸 측면도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 권선 냉각장치를 전동기에 설치하기 위한 고정수단의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시한 고정수단의 분해 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시한 고정수단의 요부 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시한 고정수단의 변형례를 나타낸 요부 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 권선 냉각장치의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 전기기기의 권선 냉각장치를 후술된 실시예들에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1 내지 도 3은 전기기기로서 전동기의 권선 냉각장치의 일 실시예를 나타낸 것으로, 전동기는 요크(yoke)(11)에 복수의 치형(teeth)(12)이 일정 간격으로 배열되어 상기 치형(12) 사이에 슬롯(slot)(13)이 형성된 고정자코어(stator core)와, 상기 복수의 치형(12)에 감겨지며 전류가 인가되는 권선(windings)(14)을 포함하는 고정자(10); 및 상기 고정자(10)의 치형(12)과 마주보게 설치되는 영구자석(22)을 포함하는 회전자(rotor)(20)를 포함한다.
고정자(10)의 고정자코어는 소정의 직경을 갖는 원형의 요크(11)와, 요크(11)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격으로 배열되는 치형(12)을 포함하며, 자성체로 이루어진다. 권선(14)은 고정자코어의 각각의 치형(12)에 감겨지며 구리와 같은 전기전도도가 우수한 코일로 이루어질 수 있다. 권선(14)은 외부의 전원공급장치와 연결되어 전류가 인가된다.
회전자(20)는 고정자(10)의 외측에 배치되는 원형의 링 형태로 된 회전자코어(rotor core)(21)에 원주방향을 따라 복수의 영구자석(22)이 배열된 구조로 되어, 상기 고정자(10)의 권선(14)에 인가되는 전류에 의해 생성되는 자기장과 영구자석(22)의 상호 작용에 의해 고정자(10)의 주변을 따라 회전하게 된다.
상기 고정자(10)의 권선(14)에 전류가 인가되면 권선 저항에 의해 열이 발생하게 되며, 권선(14)을 냉각시키기 위한 냉각장치로서 고정자(10)의 슬롯(13) 내측에 방열부재(110)의 일단부가 설치되고, 방열부재(110) 다른 일단부에 히트싱크유닛(120)이 설치된다.
방열부재(110)는 알루미늄과 같이 열전도성이 우수한 금속 재질로 이루어지며, 긴 봉(bar) 형태로 되어 고정자코어의 치형(12)에 감겨진 권선(14) 사이에서 열을 흡수하여 치형(12) 외부에 배치된 히트싱크유닛(120)로 열을 전달하여 외부로 방출함으로써 권선(14)을 냉각시키는 작용을 한다. 즉, 방열부재(110)의 일단은 고정자코어의 치형(12)에 감겨진 권선(14) 사이에 연접하여 열을 전달받는 흡열부가 되고, 다른 일단부는 흡열부로부터 전달된 열을 외부로 방출하는 방열부가 된다. 여기서 방열부재(110)의 끝단부는 온도가 가장 높은 권선(14)과 권선(14) 사이의 중간 부분에 배치되는 것이 바람직하다.
방열부재(110)는 전체적으로 'ㄱ'자 또는 'ㄷ'자 형태로 절곡된 봉 형태로 될 수 있으며, 도 4에 도시한 것과 같이, 원형이나 사각형 등의 다각형, 또는 중공관 등의 단면 형태를 가질 수 있다.
또한 방열부재(110)는 전술한 실시예와 같이 열전도를 통해 열을 외부로 방출하도록 구성될 수도 있지만, 내부에 열전달을 위한 매체로서 유체가 수용된 히트파이프(heat pipe)를 적용하여 구성할 수도 있을 것이다. 히트파이프는 열전도율과 상전이의 원리를 병합하여 열을 전달하는 열교환기로서, 내부에 물 또는 알코올 등의 유체를 넣고 일측을 가열하면 유체가 증기로 되어 타측으로 흐른 다음 방열하여 다시 액체로 변환되고, 모세관 현상에 의해 유체가 증발부로 다시 되돌아오며, 이러한 작용의 반복으로 증발부에서 응축부로 전달하는 원리를 응용하도록 된 것이다. 방열부재(110)로서 히트파이프를 적용할 경우, 고정자코어의 치형(12)이 감겨진 권선(14) 사이에 연접하는 방열부재(110)의 흡열부에서는 열을 전달받아 유체의 증발이 일어나고, 고정자코어의 외측에 배치되는 방열부에서는 열을 방출하여 유체가 다시 응축된다. 따라서 방열부재(110) 내부의 유체는 권선(14) 사이에 배치되는 흡열부가 증발부가 되고, 권선(14) 외부에 배치되는 방열부가 응축부가 되어, 유체가 증발부와 응축부를 순환하면서 냉각 작용을 하게 된다.
한편 히트싱크유닛(120)은 권선(14)의 외부에 위치하게 되는 방열부재(110)의 일단부에 설치되어 방열부재(110)의 방열부의 열을 외부로 원활하게 방출하는 작용을 한다. 히트싱크유닛(120)은 알루미늄과 같이 열전도성이 우수한 금속 재질로 이루어지며, 방열부재(110)의 방열부의 열전달 면적을 대폭 증대시킴으로써 방열부재(110)의 방열부에서 방열 작용을 활발하게 진행되도록 하는 작용을 한다.
히트싱크유닛(120)은 방열부재(110)의 방열부 외면에 고정되는 헤드부(121)와, 상기 헤드부(121)에 외측으로 연장되게 설치되는 복수의 방열핀(122)을 포함할 수 있다. 헤드부(121)는 방열부재(110)의 형태와 대응하는 형태의 중공부를 갖도록 되어 중공부 내측면이 방열부재(110)의 외면에 연접하면서 열을 전달받는다.
방열핀(122)은 방열 성능을 극대화시키기 위한 것으로, 도 5에 도시한 것과 같이 외측으로 연장된 복수의 메인방열핀(122a)과, 메인방열핀(122a)의 외면에 외측으로 연장된 복수의 보조방열핀(122b)으로 이루어질 수 있다. 또는 도 6에 도시한 것과 같이 방열핀(122)이 헤드부(121)에 방사상으로 연장되게 형성된 직선형 판 또는 나선형 판 형태를 가질 수 있다.
히트싱크유닛(120)은 방열부재(110)와 개별체로 만들어진 후 방열부재(110)에 결합될 수도 있지만, 방열부재(110)와 일체로 성형될 수도 있을 것이다.
또한 도 7에 도시한 것과 같이 방열핀(122)이 원판 형태로 되어 방열부재(110)의 길이방향을 따라 복수개가 간격을 두고 배열될 수 있는데, 이 경우 헤드부(121)(도 5 및 도 6 참조)없이 방열핀(122)의 중앙의 구멍의 내주면이 직접 방열부재(110)의 외면에 접촉하게 설치될 수 있다. 이 때 홀수열의 방열핀(122)과 짝수열의 방열핀(122)을 서로 다른 형태나 크기로 제작하여 방열 효과를 더욱 증대시킬 수도 있을 것이다.
방열부재(110)를 고정자(10)의 슬롯(13) 내측에 설치하기 위하여 별도의 고정수단이 고정자(10)의 요크(11) 내측에 구성될 수 있다. 도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 고정수단은 고정자(10)의 요크(11) 내측면에 고정되게 설치되며 측면에 방열부재(110)가 삽입되는 복수의 홈(135)이 원주방향을 따라 배열되어 있는 서포트브라켓(130)과, 상기 서포트브라켓(130)에 결합되면서 상기 홈(135) 내측에 삽입된 방열부재(110)가 홈에서 이탈되지 않도록 고정하는 고정링(140)을 포함한다.
서포트브라켓(130)과 고정링(140)은 열전도성이 우수한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 서포트브라켓(130)은 요크(11)의 내경과 대체로 일치하는 외경을 갖는 링 형태로 되어 요크(11)의 내주면에 고정되게 결합된다. 서포트브라켓(130)의 내측부에는 서포트브라켓(130)의 강도를 보강하고 고정자(10)를 다른 구조물에 연결할 수 있도록 하기 위한 케이싱(133)과 허브(131) 및 복수의 방사형 연결바아(132)가 마련될 수 있다.
또한 고정링(140)은 원형 링 형태로 되어 서포트브라켓(130)의 측면에 나사와 같은 체결구(142)에 의해 결합되면서 서포트브라켓(130)의 홈(135)을 차폐함으로써 서포트브라켓(130)에 대해 방열부재(110)를 단단히 고정한다. 이 때, 방열부재(110)의 열이 서포트브라켓(130)과 고정링(140)을 통해서도 원활하게 외부로 방출될 수 있도록 도 11에 도시한 것과 같이 서포트브라켓(130) 및/또는 고정링(140)에 복수의 보조방열핀(136, 141)이 형성될 수 있다.
이러한 서포트브라켓(130)과 고정링(140)으로 이루어진 고정수단은 복수의 방열부재(110)를 고정자(10)의 슬롯(13) 내측에서 권선(14) 사이에 용이하게 설치할 수 있는 이점을 제공한다.
본 발명의 권선 냉각장치는 방열부재(110)의 일단부(흡열부에 해당)가 치형(12) 사이의 슬롯(13) 내측에서 권선(14)과 권선(14) 사이에 배치되어 권선(14)에서 발생한 열을 흡수한 후 열전도 방식으로 외부로 방출하므로 고정자(10)의 권선(14)의 온도를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 따라서 열로 인한 전기기기의 성능 저하와 소손을 방지할 수 있다.
또한 복수의 방열부재(110)를 서포트브라켓(130)과 고정링(140)으로 간단히 고정자(10)의 권선(14) 사이사이에 설치할 수 있으므로 조립성과 제조 비용을 절감할 수 있는 이점도 있다.
한편 히트싱크유닛(120)은 방열부재(110)의 일단부에 설치될 수 있지만, 도 12의 (A) 및 (B)에 도시한 것과 같이, 방열부재(110)가 고정자(10)의 슬롯(13)에서 양측부 외측으로 연장되고, 방열부재(110)의 양측 끝단부에 복수의 히트싱크유닛(120)이 설치될 수도 있을 것이다. 혹은 도 12의 (C)에 도시한 것과 같이 어느 한 방열부재(110)의 끝단부가 고정자(10)의 일측부 외측으로 연장되어 그 끝단부에 히트싱크유닛(120)이 설치되고, 바로 옆의 다른 한 방열부재(110)의 끝단부는 고정자(10)의 반대편 일측부 외측으로 연장되어 그 끝단부에 히트싱크유닛(120)이 설치되어, 복수의 방열부재(110) 및 히트싱크유닛(120)이 고정자(10)의 양측부에 교대로 배열될 수도 있을 것이다.
또한 도 12의 (A)에 도시한 것과 같이 방열부재(110) 및 히트싱크유닛(120)은 고정자(10)의 모든 슬롯(13) 내에 설치될 수도 있지만, 도 12의 (B)에 도시한 것과 같이 방열부재(110) 및 히트싱크유닛(120)이 하나 또는 두 개 이상의 슬롯(13) 간격을 두고 설치될 수도 있을 것이다.
전술한 실시예에서 권선 냉각장치가 적용되는 전기기기로서 원형의 고정자(10)의 외측에서 회전자(20)가 회전 운동하는 전동기를 예시하였지만, 이외에도 본 발명의 권선 냉각장치는 드론을 비롯하여 고속철도, 전기차, 전기추진 선박 등의 높은 출력밀도가 요구되는 다양한 형태의 전기추진 시스템에 동일 또는 유사하게 적용이 가능하다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
10 : 고정자 11 : 요크(yoke)
12 : 치형(teeth) 13 : 슬롯(slot)
14 : 권선(windings) 20 : 회전자
21 : 회전자코어 22 : 영구자석
110 : 방열부재 120 : 히트싱크유닛
121 : 헤드부 122 : 방열핀
122a : 메인방열핀 122b : 보조방열핀
130 : 서포트브라켓 131 : 허브
132 : 방사형 연결바아 133 : 케이싱
140 : 고정링 142 : 체결구

Claims (12)

  1. 요크(yoke)에 복수의 치형(teeth)이 일정 간격으로 배열되어 상기 치형 사이에 슬롯(slot)이 형성된 고정자코어(stator core)와, 상기 복수의 치형에 감겨지며 전류가 인가되는 권선을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자의 치형과 마주보게 설치되는 영구자석을 포함하는 회전자;를 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치로서,
    상기 고정자의 슬롯 내측에 삽입되어 권선 사이에 배치되어 권선에서 발생한 열을 흡수하는 흡열부와, 상기 권선의 외부로 연장되어 흡열부에서 흡수한 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함하는 열전도성 재질의 방열부재; 및,
    상기 방열부재의 방열부에 설치되어 외부로 열을 방출하는 열전도성 재질의 히트싱크유닛;
    을 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열부재는 고정자에 'ㄱ'자 또는 'ㄷ'자 형태로 절곡되게 설치되는 봉(bar) 형태로 된 전기기기의 권선 냉각장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 히트싱크유닛은 상기 방열부재의 방열부에 고정되는 헤드부와, 상기 헤드부에 외측으로 연장되게 설치되는 방열핀을 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 방열핀은 판 형태로 되어 방열부재 또는 헤드부의 길이방향을 따라 복수개가 간격을 두고 배열된 전기기기의 권선 냉각장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 방열핀은 헤드부에 방사상으로 연장되게 형성된 전기기기의 권선 냉각장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고정자의 요크에 고정되게 설치되며 상기 방열부재가 삽입되는 복수의 홈이 배열되어 있는 서포트브라켓과, 상기 서포트브라켓에 결합되면서 상기 홈 내측에 삽입된 방열부재가 홈에서 이탈되지 않도록 고정하는 고정링을 더 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 서포트브라켓과 고정링은 열전도성 재질로 이루어지며, 상기 서포트브라켓 또는 고정링에 보조방열핀이 형성된 전기기기의 권선 냉각장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 방열부재는 고정자의 슬롯에서 양측부 외측으로 연장되고, 방열부재의 양측 끝단부에 복수의 히트싱크유닛이 설치된 전기기기의 권선 냉각장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 방열부재는 고정자의 권선 사이에서 일측부 외측으로 연장되어 끝단부에 히트싱크유닛이 설치되고, 바로 옆의 다른 한 방열부재는 고정자의 권선 사이에서 다른 일측부 외측으로 연장되어 끝단부에 히트싱크유닛이 설치되어, 복수의 방열부재 및 히트싱크유닛이 고정자의 양측부에 교대로 배열되는 전기기기의 권선 냉각장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 방열부재 및 히트싱크유닛은 고정자에 배열된 하나 또는 두 개 이상의 슬롯 간격을 두고 설치되는 전기기기의 권선 냉각장치.
  11. 원형 링 형태로 된 요크(yoke)에 복수의 치형(teeth)이 원주방향을 따라 일정 간격으로 배열되어 상기 치형 사이에 슬롯(slot)이 형성된 고정자코어(stator core)와, 상기 복수의 치형에 감겨지며 전류가 인가되는 권선을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자의 치형과 마주보게 설치되는 영구자석을 포함하는 회전자;를 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치로서,
    상기 고정자의 슬롯 내측에 삽입되어 권선 사이에 배치되어 권선에서 발생한 열을 흡수하는 흡열부와, 상기 권선의 외부로 연장되어 흡열부에서 흡수한 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함하는 열전도성 재질의 방열부재와;
    상기 방열부재의 방열부에 설치되어 외부로 열을 방출하는 열전도성 재질의 히트싱크유닛; 및,
    상기 방열부재를 고정자의 슬롯 내측에 고정되게 설치하기 위한 고정수단;
    을 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 고정수단은, 상기 고정자의 요크에 고정되게 설치되며 상기 방열부재가 삽입되는 홈이 원주방향을 따라 배열되어 있는 서포트브라켓과, 상기 서포트브라켓에 결합되면서 상기 홈 내측에 삽입된 방열부재가 홈에서 이탈되지 않도록 고정하는 원형 링 형태의 고정링을 포함하는 전기기기의 권선 냉각장치.
KR1020210073690A 2021-06-07 2021-06-07 전기기기의 권선 냉각장치 KR102537535B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210073690A KR102537535B1 (ko) 2021-06-07 2021-06-07 전기기기의 권선 냉각장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210073690A KR102537535B1 (ko) 2021-06-07 2021-06-07 전기기기의 권선 냉각장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220165112A true KR20220165112A (ko) 2022-12-14
KR102537535B1 KR102537535B1 (ko) 2023-05-26

Family

ID=84438486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210073690A KR102537535B1 (ko) 2021-06-07 2021-06-07 전기기기의 권선 냉각장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102537535B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006087172A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 回転電機の固定子
JP2010154713A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 電動機用ステータ及び電動機用分割ステータ
KR20110027261A (ko) * 2009-09-10 2011-03-16 현대위아 주식회사 히트 파이프를 구비한 인휠 모터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006087172A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 回転電機の固定子
JP2010154713A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 電動機用ステータ及び電動機用分割ステータ
KR20110027261A (ko) * 2009-09-10 2011-03-16 현대위아 주식회사 히트 파이프를 구비한 인휠 모터
KR101060018B1 (ko) 2009-09-10 2011-08-29 현대위아 주식회사 히트 파이프를 구비한 인휠 모터

Also Published As

Publication number Publication date
KR102537535B1 (ko) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11025138B2 (en) Electric machine
JP6653011B2 (ja) アキシャルギャップ型回転電機
US7378766B2 (en) Rotating electrical machine, such as an alternator, particularly for an automobile
US5140204A (en) Heat pipes for cooling pole windings of salient pole machines
US10277096B2 (en) System for thermal management in electrical machines
ES2647678T3 (es) Máquina eléctrica con excitación magnética permanente y enfriamiento de rotor
JP7013285B2 (ja) ヒートパイプ、ロータおよび回転電機
US9071098B2 (en) Centrifugal heat dissipation device and motor using same
ES2523424B1 (es) Estator de generador eléctrico rotativo, generador eléctrico rotativo que comprende dicho estator y turbina eólica que incorpora dicho generador eléctrico rotativo
JP2016506235A (ja) 軸方向モータのシュー冷却用間隙
EP0605628B1 (en) Stator support and positioning structure for a dynamoelectric machine
KR102537535B1 (ko) 전기기기의 권선 냉각장치
PL233086B1 (pl) Obudowa czół uzwojenia maszyny elektrycznej
JP2022114761A (ja) モーター冷却構造
CN115833453B (zh) 一种散热式发电机装置
CN209786900U (zh) 电机
KR101748433B1 (ko) 방열성이 우수한 고정자 어셈블리 및 이를 포함하는 발전기
CN108736630B (zh) 具有散热结构的电机
JP6254926B2 (ja) アキシャルギャップ型ブラシレスモータ
CN117748837B (zh) 一种具有复合冷却结构的电机
JP2010226918A (ja) モータステータ
CN218549700U (zh) 用于电机的散热结构以及含有其的电机
JP2006094664A (ja) アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造
CN221263519U (zh) 一种驱动装置散热结构
CN213879471U (zh) 用于空气压缩机的永磁电机和相应的空气压缩机

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant