KR20230059928A - 방열핀 및 펌핑자 구조를 적용한 afpm 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 AFPM 모터의 회전자가 회전축 기준 원판형으로 형성된 것에 착안하여 상기 회전자 일면에 절연유를 이송할 수 있는 펌핑자를 다수 설치하여 모터 열원(고정자 권선 코일, 영구자석, 베어링 등)를 냉각한다.
상기 펌핑자는 모터의 구동 속도에 비례하여 작동되므로, 발열이 많이 발생하는 고속 구동시에는 더 많은 절연유를 대량으로 그리고 규칙적으로 열원에 공급할 수 있다는 특장점을 갖는다.
또한, 본 발명에서는 냉각팬이 설치되는 하우징 일측면과 체결되는 모터 케이스 표면에 회전축을 중심으로 중첩되어 구부러지는 곡선구조의 다수 방열핀을 구성하고, 상기 방열핀이 형성하는 유로 입구보다 유로 출구의 직경을 작게함으로써, 냉각팬에서 생성하는 공기 속도가 유로 입구 보다 출구에서 더 빠르게 하여 회전축 단위 회전당 더 많은 공기 유랭을 생성하여 냉각이 원활히 이루어질 수 있게 한다.
한편 상기 본 발명의 방열핀은 모터 커버에 회전축을 기준으로 중첩되어 구부러지는 곡선구조로 형성되어, 냉각팬에서 생성된 차가운 공기가 종래 보다 더 많이 방열핀에 접촉하게 함으로써 냉각효율이 극대화하 되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 펌핑자를 이용한 유냉식 냉각과 방열핀을 이용한 공냉식 냉각을 모터 회전축 회전당 동시에 수행함으로써 기존 보다 모터 발열 억제를 효과적으로 수행할 수 있는 AFPM모터 시스템을 제시한다.

Description

방열핀 및 펌핑자 구조를 적용한 AFPM 모터{The AFPM motor equipped radiation fin and pumping elements structure}

본 발명은 일반 모터에 비해 소형화가 가능하고 출력이 높아 최근 산업계에서 사용빈도가 높아지고 있는 AFPM 모터의 효율성을 높이는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 회전자에 펌핑자를 설치하여 회전자 회전시 상기 펌핑자가 절연유를 퍼올려 고정자의 코일 및 회전자 자석 등을 냉각시키는 한편, 모터 하우징 외부에 회전 중심 방향에서 바깥측으로 갈수록 유로가 좁아지고 일정 높이를 가진 방열핀을 형성시켜 냉각팬에서 생성된 바람이 방열핀을 따라 가속되어 하우징의 온도를 낮춰 전체 모터 효율을 높이게 하는 시스템에 관한 것이다.

종래 모터의 경우 회전자가 회전축 기준 방사형으로 설치되어있어 높은 출력을 얻기 위해서는 회전자의 길이와 직경을 비례하여 동시에 늘려야 한다는 한계가 있었다. 이런 문제점은 크기의 증가와 함께 회전자의 무게 증가로 이어져 고출력 모터에서 소음발생 및 출력저하가 발생되는 주요 원인으로 지목되고 있다.

상기 문제점을 해결하고자 최근 산업계에서 사용 빈도가 늘어나고 있는 AFPM(Axial Flux Permanent Magnet Motor)는 회전자를 축회전방향으로 설치하기 때문에 동일 직경으로 회전자를 설치할 경우 방사형 모터에 비해 무게를 최대 80%까지 줄일 수 있고 출력 또한 약 30% 이상을 높일 수 있다는 장점이 있다.

이외에도 회전자와 고정자의 크기 및 무게를 줄일 수 있어 기존 방사형 모터에서 지적되어온 소음 발생을 줄일 수 있고 크기를 소형화할 수 있어 전기차 또는 하이브리드 자동차의 부품으로 그 수요가 크게 늘어가고 있는 실정이다.

그러나 일반 방사형 모터에 비해 효율이 좋은 AFRM 모터도 전기에너지를 기계에너지로 전환하는 과정에서 불필요한 열에너지도 함께 발생하며, 상기 열에너지의 생성 비율은 모터가 고속으로 회전할수록 더 커진다.

AFPM모터의 열에너지를 감소시키기 위해 워터자켓을 이용한 수냉식, 방열핀을 설치하는 공냉식 냉각 방법 등이 모색되고 있으나, 냉각장치의 설치와 함께 모터 부피가 함께 커지거나 효과가 높지않은 문제가 있어 완전한 실용화에 어려움이 있는 상황이다.

따라서, AFPM 모터의 크기는 늘리지 않은 상태에서 열에너지의 발생을 최소화하는 방법을 찾기 위해 별도 쿨링팬을 모터 회전축에 설치하여 모터 하우징을 공기로 냉각하는 방법, 공냉식과 수냉식 장치를 동시에 설치하는 방법 등이 제시되고 있으나, 아직 상용화를 하기 위해서는 추가적인 기술개발이 필요한 실정이다.

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-2136031호(2020.07.14.)

(특허문헌 2) 공개특허공보 제P2010-516226A(2010.05.13.)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 AFPM모터가 전기에너지를 기계에너지로 전환 시 과도한 열에너지 발생으로 모터 효율이 저하되는 것을 막기 위해 공냉식과 함께 유냉식 냉각방법을 동시에 사용하는 방법을 제시한다.

기존 절연유를 사용한 모터 냉각방법은 하우징과 연결된 밴드에 절연유를 밀봉하면, 절연유가 모터 코일, 영구자석 등에서 발생하는 열을 흡수하여 하우징으로 전달하는 방식이었으나, 본 발명에서는 하우징 내부에 절연유를 충진 후 회전하는 회전자 내부에 펌핑자를 형성하여 회전자가 회전하며 펌핑자가 절연유를 코일 또는 영구자석 등의 열원으로 직접 이송하여 냉각효율을 높이는 방법이 제공된다.

상기 펌핑자는 모터 고출력시 회전자의 고속 회전과 같은 속도로 회전하면서 더 많은 절연유를 코일, 자석, 하우징 등으로 분사하게 되므로 속도에 비례한 빠른 냉각효과를 얻을 수 있다. 또한, 종래 기술과 달리 별도의 절연유 보관 장치가 없어 전체 모터의 무게를 줄일 수 있으므로 전체 모터 효율 제고와 함께 모터 소형화를 구현하기 수월하여 다수의 모터가 필요함과 동시에 경량화가 필요한 자동차, 항공기 등 다양한 운송기계 등에 사용될 가능성이 커진다.

이때 모터 하우징에 주입되는 절연유 용량은 모터의 크기, 주요 작동속도 등 작업환경에 따라 임의로 변동될 수 있다.

이와 별도로 본 발명에서는 회전자와 연결된 회전축 일단에 설치되며 하우징 외부에 돌출되는 냉각팬을 설치하여 공기 흐름으로 전체 하우징의 발열을 낮춘다. 상기 냉각팬은 외부 동력없이 자체 동력으로 작동되므로 전체 모터 크기를 작게 유지하면서도 냉각효과를 기대할 수 있다.

냉각팬이 설치되는 하우징 일측면과 체결되는 모터 케이스 표면에는 방열핀을 설치하여 냉각팬으로 생성된 공기 흐름이 하우징 전체로 균등하게 흐를 수 있도록 유도한다. 상기 방열핀은 냉각팬의 공기가 유입되는 입구보다 공기가 빠져나가는 출구의 유로를 좁게하는 방법을 유속을 높여 냉각효율을 높일 수도 있다. 또한, 상기 방열핀의 형상 역시 회전축을 기준으로 회전하도록 설계되어 냉각팬으로 냉각된 공기가 방열핀과 많은 접촉을 갖게 함으로써 하우징의 열에너지가 냉각될 수 있게 하는 방법으로 모터 효율을 높이는 방법을 제시한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 내부가 밀폐되도록 형성된 하우징, 상기 히우징 내부에 충진된 절연유; 상기 하우징 내부를 관통하며 회전하는 회전축; 상기 회전측 일측과 타측에 고정되어 회전축과 함께 회전하며 일측에 영구자석이 설치된 회전자; 상기 회전자 일면에 형성되며 상기 절연유를 하우징 내부에 전달하는 펌핑자; 상기 하우징에 고정된 플렌지에 체결되며 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되고 코일로 권취된 다수의 고정자; 상기 하우징 일측에 설치되며 회전축이 관통하는 모터 케이스; 상기 모터 케이스와 일면에 위치하고 회전축의 회전에 따라 회전하는 냉각팬; 상기 회전축과 하우징 및 모터 케이스의 접촉면에 형성된 제1베어링과 제2베어링; 상기 모터 케이스와 결합하며 상기 냉각팬을 밀봉하는 팬커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 AFPM 모터 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 모터 케이스 일면에는 다수의 방열핀이 위치하여 냉각팬에서 생성된 공기흐름을 하우징 전체로 유도하는 유로를 형성하는 구조가 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 방열핀은 냉각팬의 공기를 유입하는 유로입구 직경보다 냉각팬의 공기를 토출하는 유로출구의 직경이 작은 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 방열핀은 회전축을 중심으로 중첩되어 구부러지는 곡선구조로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 모터 케이스에는 고정자에 전기를 공급하는 전선이 유입되는 구멍이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서 상기 하우징 및 모터 케이스는 볼트로 고정되는 구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, AFPM 모터 내부에 충진된 냉각유를 회전자 일면 형성된 펌핑자가 모터 내부의 코일, 회전자, 고정자, 영구자석 등에 회전축 회전속도에 비례한 속도로 전달함으로써 전기에너지를 기계에너지를 전환하는 과정에서 발생하는 열에너지의 발생을 억제하는 역할을 수행하여 효율을 높인다.

상기 절연유는 하우징 자체에 주입하여 작동하는 방식으로써 종래와 같이 절연유를 하우징에 장착된 별도 공간에 충진하여 냉각방식보다 구조를 단순화시킬 수 있어 결국 제작단가 절감과 전체 모터 무게를 줄이는 부수적 효과를 얻을 수 있다. 해당 제작 방식은 유냉식 방법을 사용하면서도 모터 크기를 줄일 수 있어 모터 효율이 높고 소형화된 모터를 요구하는 산업계의 요구에도 대응할 수 있다.

또한, 모터 케이스 외면에 냉각팬의 공기를 유입하는 유로입구보다 냉각팬의 공기를 토출하는 유로출구 직경이 작게 형성되도록 다수의 방열핀을 설치함으로써 유로의 입구와 출구의 면적 차이로 결국 냉각팬에서 생성되는 공기속도보다 유로를 통과하는 공기속도가 더 빠르게 만들어 단위 시간당 유량을 증가시키고 이는 곧 냉각용량의 증가로 나타나게 될 것이다.

한편, 상기 방열핀의 형상을 회전축을 중심으로 중첩되게 구부러지는 곡선구조로 형성하여 냉각팬의 공기가 최대한 많은 면적을 거치도록 설계함으로써 하우징의 열원을 제거할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1a는 일반 모터의 구조를 나타낸 개념도이다.
도1b는 본 발명의 AFPM모터의 구조를 개념도이다.
도 2는 본 발명의 AFPM모터 측면도를 나타낸 도면이다.
도 3a은 본 발명의 회전자를 나타낸 도면이다.
도3b는 종래의 회전자 구조를 나타낸 도면이다.
도3c는 본 발명의 펌핑자가 절연유를 펌핑하여 이송하는 개념도이다.
도 4은 본 발명의 하우징을 나타낸 도면이다.
도5a는 본 명의 모터 케이스를 나타낸 도면이다.
도5b는 종래의 모터 케이스 구조를 나타낸 도면이다.
도5c는 본 발명의 방열핀이 설치된 모터 케이스 측면도이다.
도6은 본 발명의 냉각팬을 나타낸 도면이다.
도7은 본 발명의 팬커버를 나타낸 도면이다.
도8은 종래 방열핀에서 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
도9는 본 발명의 방열핀에서 공기 흐름을 나타낸 도면이다

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

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.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

1. 제1 실시예: 펌핑자로 절연유를 이송하여 모터를 냉각하는 시스템

이하, 도면을 참조하여 본 발명과 종래 기술을 비교하며 본 발명에서 제시하는 모터 냉각 시스템을 설명하도록 한다.

도1a와 도1b는 각각 일반 모터와 AFPM모터의 구조를 대비하여 도시하고 있다. 도1a에 도시된 일반 모터의 경우 회전자(310)가 하우징(110)을 기준으로 방사형으로 설치되어 있고 자속은 고정자(210)의 권선방향에 따라 원주방향으로 형성된다. 따라서 모터의 출력을 높이려면 회전자의 길이와 지름이 모두 커져야 하고, 회전자와 상호 작용을 하는 고정자도 같이 길이가 길어져야만 한다.

이러한 제약은 산업계에서 엔진 등 기존 고출력 장치를 대체하려는 요구를 수용하기 어렵게 하는 요소가 된다. 모터의 크기가 커질 경우 회전자와 고정자의 무게도 같이 늘게 되어 소음발생의 원인이 될 뿐 아니라, 고속회전하는 중량의 회전자의 관성모멘트가 증가하여 이를 제어하는 것이 어려워지는 단점도 갖게 된다.

이를 극복하기 위해 도1b에 도시된 AFPM모터가 최근 주목을 받고 있다. 상기 AFPM모터는 회전자(320)가 회전축(12) 방향으로 축회전방향으로 설치되기 때문에 동일 직경의 회전자의 경우 일반 방사형 모터 보다 무게를 최대 80%까지 줄일 수 있고 출력 또한 약 30% 이상 높일 수 있다.

즉, 도1a에 도시된 일반 모터의 경우 모터출력에 직접적 영향을 주는 gap 면적의 경우 회전자의 길이 및 직경 크기에 비례하는 반면, 도1b에 도시된 AFPM모터의 경우는 동 면적이 회전자 직경에만 비례하므로 모터를 소형화하기 용이하게 된다.

모터의 크기가 소형화될수록 전기차 또는 하이브리드 자동차 등 각종 산업기기에 적용하기 쉬워진다는 장점뿐 아니라 회전자의 직경만을 조절해 고출력 모터를 제작 및 생산하기 편리하게 된다는 부수적 효과도 얻을 수 있다.

그러나 AFPM모터 역시 고출력으로 운전시 전기에너지를 기계에너지로 전환하는 과정에서 열에너지가 고정자에 권선된 코일, 회전자의 영구자석, 베어링 등에 발생한다는 문제점이 있다.

일반적으로 모터에 발생하는 열에너지를 감소하기 위해 워터재킷을 이용한 수냉식 냉각방법, 냉각핀을 사용하는 공냉식 냉각방법 등이 많이 사용되고 있으나, 공냉식 냉각방법의 경우 워터재킷을 AFPM모터에 적용할 경우 부피가 커져 AFPM모터의 장점이 사라진다는 문제가 발생하며, 일반적인 공냉식 냉각방법의 적용 또한 기존 방열핀을 사용하여 얻을 수 있는 냉각효과는 본 발명에서 제시하는 냉각핀 활용방법에 비해 효과가 매우 제한적이다.

도2는 본 발명에서 제안하는 AFPM모터의 외관을 도시하고 있다. 상기 모터 역시 하우징(120)으로 밀폐된 공간에 고정자(220)와 회전자(320)가 설치되고 이를 관통하는 회전축(12)으로 이루어진 기본 모터구조를 갖는다.

도3내지 도7은 본 명에서 제안하는 AFPM모터의 내부를 도시하고 있다. AFPM모터의 하우징에 고정된 플렌지에 체결되며 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되고 코일로 권취된 다수의 고정자는 상기 회전축 일측 및 타측에 고정되어 회전축과 함께 회전하며 일측에 영구자석이 설치된 회전자와 마주하고 있다.

상기 하우징 및 모터 케이스(130)와 회전축이 접촉하는 면에는 제1베어링(121)과 제2베어링(131)이 각각 설치되어 회전축의 원활한 회전 운동과 하우징의 밀폐를 보장한다.

상기 하우징 내부에는 절연유가 주입되어 있어 전기에너지가 기계에너지로 변환하는 과정에서 회전축, 베어링, 고정자에 권선된 코일, 영구자석 등에 발생하는 고온의 열원을 냉각하는 역할을 수행한다.

상기 도3a의 회전자(320) 일면에는 펌핑자(321)가 다수 형성되어 있다. 기존 AFPM모터의 회전자에는 도3b에서와 같이 영구자석만 설치되어 있어 내부에 충진된 절연유를 열원에 효율적으로 공급하는 역할을 수행할 수 없으나, 본 발명에서 제안하는 펌핑자는 회전자 원주방향으로 다수개 설치되어 하우징 바닥의 절연유를 열원에 충분히 규칙적으로 공급할 수 있다.

상기 펌핑자의 절연유 공급량은 회전축의 회전속도와 비례하므로, 열원의 온도가 높아지는 모터의 고출력 운행시 더 냉각효과를 제고할 수 있다는 장점이 있다.

도3-c에는 펌핑자가 절연유를 밀어내어 모터 내부 전체에 냉각효과를 증대하는 개념도가 도시되어 있다.

추가적으로 상기 펌핑자의 형상은 모터의 회전방향 및 주요 운전속도에 따라 그 모양과 설치 위치 및 설치 개수 등을 조절할 수 있다.

상기 펌핑자를 회전자에 설치하여 절연유를 활용한 유냉식 냉각방법은 기존 모터분야에서 한번도 시도되지 않았던 방법이다.

2. 제2 실시예: 곡선형 방열핀으로 모터를 냉각하는 시스템

역시 도면을 참조하여 본 발명과 종래 기술을 비교하며 본 발명에서 제시하는 모터 냉각 시스템을 설명하도록 한다.

도5a는 상기 하우징 개구부와 결합하여 밀폐상태를 형성하는 모터 케이스(130)를 도시하고 있다. 상기 모터 케이스에는 고정자에 전기를 공급하는 전선이 통과하는 구멍(132)과 함께 냉각핀(131)이 설치되어 있다.

도6에는 상기 회전축과 연결되어 회전하며 하우징에 공기를 전달하여 냉각시키는 냉각팬(140)이 도시되어 있다.

일반적인 모터의 공냉식 냉각방법은 하우징(111) 표면에 냉각핀(112)을 도5b와 같이 일직선으로 설치하여 유로를 형성하고, 냉각팬에서 생성된 공기 흐름이 상기 유로를 통과하면서 하우징을 골고루 냉각시키는 것이다.

유로의 입구로 진입하는 유체의 속도(

)와 출구로 토출되는 유체의 속도(

)는 입구 단면적(

)과 출구 단면적 단면적(

) 변화에 반비례(

)하고, 유로를 통과하는 유체의 유량(Q)은 유속에 비례(Q=

)한다.

따라서 종래와 같은 형태로 방열핀을 설치할 경우 냉각팬에서 나온 공기 유속보다 유로 출구에서 토출되는 공기 유속이 늦어져 단위 시간 당 하우징을 냉각시킬 공기유량을 제고하는 것에 한계가 발생하게 된다.

이런 문제를 해결하기 위해 도 5c에는 본 발명에서 제안하는 방열핀이 설치된 모터 케이스 측면도가 도시되어 있다. 상기 방열핀은 냉각팬의 공기를 유입하는 유로입구 직경보다 냉각팬의 공기를 토출하는 유로출구 직경이 작은 구조를 하고 있어, 하우징을 냉각시킬 충분한 공기 유량을 확보할 수 있다.

도7은 상기 모터 케이스에 장착되어 냉각팬을 보호하는 팬커버(150)를 도시하고 있다. 상기 팬커버에는 다수개의 통공이 생성되어 회전축에서 발생하는 열원을 공기순환을 통해 제거할 수 있게 만들어 준다.

도8은 전술한 것과 같이 기존 모터의 방열핀이 형성된 모터에서의 공기 유속변화를 나타낸 개념도이다.

반면, 도9는 전술한 것과 같이 본 발명에서 유로출구의 넓이를 유로입구 보다 좁게 하였을 경우 공기 유속이 빨라지는 것을 나타낸 개념도이다.

더욱이 본 발명의 방열핀은 회전축을 중심으로 중첩되어 구부러지는 곡선구조로 이루어져 있어 냉각팬을 통과한 공기들이 종전 모터의 방열핀보다 접촉하는 면적을 더 크게 할 수 있다는 장점이 있다.

냉각기능을 수행하기 전의 차가운 공기가 방열핀을 더 많이 접촉하여 유로 출구로 토출될수록 냉각팬 단위 회전당 냉각효율은 더 높아지게 될 것이다.

추가적으로 상기 방열핀의 형상은 냉각팬의 용량, 모터의 크기, 운전조건에 따라 그 모양과 설치 위치 및 설치 개수 등을 조절할 수 있으며, 보다 높은 열전달을 위해 모터 하우징의 재질과 다른 열전달율이 높은 금속이나 합금 등을 사용하여 제작될 수 있다.

하우징과 모터 케이스는 원주면을 따라 형성된 볼트공에 체결되는 볼트로 고정된다.

상기 방열핀의 형상을 회전축 기준 중첩되어 구부러지는 곡선구조로 만들고, 상기 방열핀이 형성하는 유로의 입구 직경보다 출구직경을 더 작게하여 공기 통과속도를 증진시켜 냉각효과를 제고하는 방법은 역시 기존에 한번도 시도되지 않았던 방법이다.

2. 제3 실시예: 펌핑자와 곡선형 방열핀으로 모터를 냉각하는 시스템

일반적으로 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 모터의 효율은 약 90%를 조금 상회하는 수준이며, 10% 내외의 손실은 대부분 상기 변환과정에서 부수적으로 발생하는 열에너지에 의한 것이다.

따라서, 종래 절연유를 밀폐 챔버에 밀봉 후 하우징 내부의 열원을 간접 냉각하는 방식 또는 일자형 방열핀을 활용하는 공냉식 냉각방식은 그 효율에 한계가 있다고 볼 수 있다.

따라서 전술한 본 발명의 펌핑자를 이용한 유냉식 냉각방법을 사용하여 모터 내부 열원에 절연유를 대량으로 그리고 규칙적으로 공급하고, 모터 하우징에 설치된 곡선으로 중첩된 방열핀을 동시에 사용한다면, 모터 회전축 단위 회전당 내부와 외부에서 냉각을 같이 기대할 수 있게 되어 기존보다 더 높은 모터 효율 효과를 얻을 수 있다.

이하 펌핑자와 방열핀의 기능은 전술한 제1실시예와 제2실시예와 같다.

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 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 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 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.

11, 12: 회전축
110, 120: 하우징
130: 모터 케이스
131: 방열핀
132: 전선구멍
140: 냉각팬
150: 팬커버
210: 종래 모터 고정자
220: 본 발명 모터 고정자
310: 종래 모터 회전자
320: 본 발명 모터 회전자
321: 펌핑자

Claims (6)

1. 내부 일측이 밀폐되도록 형성된 하우징;
   상기 하우징 내부에 충진된 절연유;
   상기 하우징 내부를 관통하며 회전하는 회전축;
   상기 회전측 일측과 타측에 고정되어 회전축과 함께 회전하며 일측에 영구자석이 설치된 회전자;
   상기 회전자 일면에 형성되며 상기 절연유를 하우징 내부에 전달하는 펌핑자;
   상기 하우징에 고정된 플렌지로 체결되며 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되고 코일로 권취된 다수의 고정자;
   상기 하우징 타측에 설치되어 밀폐된 하우징 내부 구조를 형성하며 회전축이 관통하는 모터 케이스;
   상기 모터 케이스 일면에 위치하고 회전축의 회전에 따라 회전하는 냉각팬;
   상기 회전축과 하우징 및 모터 케이스의 접촉면에 형성된 제1베어링과 제2베어링;
   상기 모터 케이스와 결합하며 상기 냉각팬을 밀봉하는 팬커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 AFPM 모터 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 모터 케이스 일면에는 다수의 방열핀이 위치하여 냉각팬에서 생성된 공기흐름을 하우징 전체로 유도하는 유로를 형성하는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 AFPM 모터 시스템.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 방열핀은 냉각팬의 공기를 유입하는 유로입구 직경보다 냉각팬의 공기를 토출하는 유로출구의 직경이 작은 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AFPM 모터 시스템.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 방열핀은 회전축을 중심으로 중첩되어 구부러지는 곡선구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 AFPM 모터 시스템.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 모터 케이스에는 고정자에 전기를 공급하는 전선이 유입되는 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 AFPM 모터 시스템.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 하우징 및 모터 케이스는 볼트로 고정되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 AFPM 모터 시스템.

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