KR20230072737A - 모터장치 방열 캡 - Google Patents
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Abstract
회전축, 로터, 헤어핀 코일이 모듈화되어 있는 복수의 스테이터를 포함하고, 상기 헤어핀 코일은 상기 스테이터 외부로 돌출되는 돌출부와 상기 스테이터의 내부에 위치하는 삽입부로 구성되는 모터장치에서 발생되는 열을 방출하는 모터장치 방열 캡에 있어서, 상기 모터장치의 개방된 면을 상기 회전축과 평행한 방향에서 폐쇄하는 하우징; 및 상기 하우징의 외면과 직교하는 방향으로 돌출 형성되고, 상기 돌출부를 감싸는 인슐레이터 링;을 포함하는 구성으로 이루어진다.
Description
본 발명은 헤어핀 코일이 적용된 모터장치가 전기자동차 등에서 작동함에 있어, 모터장치의 온도 상승에 의한 부작용을 차단하기 위하여 모터장치를 냉각하기 위한 모터장치 방열 캡에 대한 발명이다.
특허문헌 001은 헤어핀 권선 방식이 적용된 차량용 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테이터 플레이트가 적용된 헤어핀 권선 모터 장치 및 그 구성 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일면에 따른 스테이터 플레이트를 이용한 헤어핀 권선 모터 장치는 둘레 방향을 따라 구비되는 복수개의 슬롯을 포함하는 스테이터 코어와, 슬롯에 삽입되는 절연지 내에 삽입 체결되는 코일 및 스테이터 코어의 양면에 배치되어, 트위스트 공정 시 코일을 지지하는 스테이터 플레이트를 포함하는 기술을 제공한다.
특허문헌 002는 헤어핀 권선모터에 관한 것으로서, 다수개의 슬롯이 원주방향을 따라 관통형성되고, 상기 각 슬롯은 반경 방향으로 복수개의 층을 구비하는 각선 코일 고정자 코어; 상기 각 슬롯에 체결 및 상호 접속되어 코일 권선을 형성하고, 상기 각선 코일 고정자 코어로부터 노출된 코일용접부와 코일헤드부가 둘레 방향을 따라 경사지게 형성되는 다수개의 헤어핀; 및 다수개의 헤어핀이 구비된 각선 코일 고정자 코어가 내부에 수용되는 하우징;을 포함하고, 상기 각선 코일 고정자 코어와 근접하게 위치하는 헤어핀의 코어 코일용접부와 상기 하우징과 근접하게 위치하는 헤어핀의 하우징 코일용접부는 서로 다른 간격을 두고 배치되는 기술을 제공한다.
특허문헌 003은 헤어핀 권선모터에 관한 것으로서, 다수개의 슬롯이 원주방향을 따라 관통형성되고, 상기 각 슬롯은 반경 방향으로 복수개의 층을 구비하는 고정자 코어; 및 상기 각 슬롯에 체결 및 상호 접속되어 코일 권선을 형성하는 다수개의 헤어핀을 포함하고, 상기 각각의 헤어핀은 상기 각 슬롯 내 각 층으로 삽입하고, 코일 끝단을 삽입하고 코일 끝단을 트위스트 및 용접하여 연속된 상코일 다발을 구성하며, 상기 상코일 다발들은 연결 코일을 통해 직렬로 연결하고, 상기 직렬 연결된 코일 다발은 역턴 코일을 통해 다른 직렬 연결 코일과 직렬로 연결하되, 상기 역턴 코일은 2종 이상으로 동일 레이어상에 배치되고 길이가 긴 역턴 코일이 길이가 짧은 역턴 코일을 감싸는 구조로 형성된다.
특허문헌 004는 고정자 어셈블리가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 고정자 어셈블리는 양 단이 외부와 통하도록 관통구를 구비하는 원통형의 고정자 코어, 및 일부가 상기 고정자 코어의 양 끝단 보다 고정자 코어 축 방향으로 외부로 돌출되고 나머지 부분은 고정자 코어 내부에 위치하는 권선코일을 포함하는 고정자, 및 상기 권선코일의 돌출된 일부를 내부에 수용하여 상기 고정자 코어의 외부면과 접하도록 고정자 코어의 양 단부에 각각 구비된 방열캡을 포함하여 구현된다. 이에 의하면, 고정자 코일에서 발생하거나, 고정자 코일로 전달된 열을 외부로 전달할 수 있는 방열경로를 증가시키고, 방열효율을 향상시킴으로써 방열특성이 우수하고, 발열로 인한 모터의 가동효율 감소를 최소화 또는 방지할 있는 기술을 제공한다.
본 발명은 모터장치 방열 캡을 제공하여, 모터장치에 포함된 헤어핀 코일내에서의 온도차이를 최소화하여 모터장치의 정상적인 작동을 보조하고자 한다.
본 발명은 스테이터에서 돌출된 헤어핀 코일 일부분에 대해 방열을 제공할 수 있는 방열 캡 및 방열 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 회전축, 로터, 헤어핀 코일이 모듈화되어 있는 복수의 스테이터를 포함하고, 상기 헤어핀 코일은 상기 스테이터 외부로 돌출되는 돌출부와 상기 스테이터의 내부에 위치하는 삽입부로 구성되는 모터장치에서 발생되는 열을 방출하는 모터장치 방열 캡에 대한 발명이며, 상기 모터장치의 개방된 면을 상기 회전축과 평행한 방향에서 폐쇄하는 하우징; 및 상기 하우징의 외면과 직교하는 방향으로 돌출 형성되고, 상기 돌출부를 감싸는 인슐레이터 링;을 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 모터장치 방열 캡에 대한 발명으로, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 인슐레이터 링의 단면은 내부공간을 구비하는 “ㄷ”자 형태로 형성되는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 모터장치 방열 캡에 대한 발명으로, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 스테이터와 상기 하우징 사이에 방열 캡;을 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 모터장치 방열 캡에 대한 발명으로, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 하우징의 내부를 관통하여 형성되는 냉각유로;를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 모터장치 방열 캡이 적용된 모터장치의 방열 시스템에 대한 발명으로, 앞에서 제시한 모터장치 방열 캡이 적용된 모터장치; 상기 냉각유로로 냉각유체를 공급하는 유체공급관; 상기 냉각유로에서부터 배출된 상기 냉각유체를 이동시키는 유체배출관; 상기 유체배출관에서부터 상기 냉각유체를 공급받아 냉각재생한 후, 상기 유체공급관으로 배출하는 냉각재생기;를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명의 모터장치 방열 캡은 헤어핀 코일이 적용된 모터장치의 헤어핀 코일의 방열을 보조하고자 한다. 또한, 방열 캡은 냉각유로를 구비하고, 냉각유체를 공급하여 헤어핀 코일의 방열 효율성을 증가시키고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터장치 및 방열 캡의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 캡이 적용된 모터장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 캡이 적용된 모터장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 캡이 적용된 모터장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터장치 방열 시스템의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터장치 방열 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 캡이 적용된 모터장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 캡이 적용된 모터장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 캡이 적용된 모터장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터장치 방열 시스템의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터장치 방열 시스템의 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.
(실시예 1-1) 회전축, 로터, 헤어핀 코일(10)이 모듈화되어 있는 복수의 스테이터(20)를 포함하고, 상기 헤어핀 코일(10)은 상기 스테이터(20) 외부로 돌출되는 돌출부(11)와 상기 스테이터(20)의 내부에 위치하는 삽입부(12)로 구성되는 모터장치에서 발생되는 열을 방출하는 모터장치 방열 캡에 있어서, 상기 모터장치의 개방된 면을 상기 회전축과 평행한 방향에서 폐쇄하는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 외면과 직교하는 방향으로 돌출 형성되고, 상기 돌출부를 감싸는 인슐레이터 링(200);을 포함한다.
(실시예 1-2) 실시예 1-1에 있어서, 상기 모터장치는 상방 및 하방이 개방되어 있는 원통형의 형상이다.
(실시예 1-3) 실시예 1-1에 있어서, 상기 하우징(100)의 외측은 상기 스테이터(20)의 외측과 접하게 형성된다.
본 발명의 모터장치는 일반적으로 회전자와 고정자로 분류될 수 있다. 회전축, 회전축에 의해 회전하는 로터 등은 회전자에 포함되며, 스테이터(20)와 헤어핀 코일(10) 등은 고정자에 포함될 수 있다. 코일에 전류가 인가되면서 발생되는 자기장에 의하여 회전자는 회전할 수 있는 구동력을 얻을 수 있다. 스테이터(20)는 내부에 절연지를 포함할 수 있고, 절연지와 겹치게 헤어핀 코일(10)이 수십회 감기면서 자기장을 발생시킬 수 있다. 또한, 헤어핀 코일(10)은 스테이터(20)에 의하여 외부로 돌출되는 돌출부(11)와 스테이터(20) 내부에 위치하게되는 삽입부(12)로 구분되어질 수 있다.
본 발명은 헤어핀 코일(10)이 돌출된 부분, 즉 돌출부(11)를 인슐레이팅하는 방열 캡에 의한 발명일 수 있다. 방열 캡은 하우징(100)과 인슐레이터 링(200)을 포함할 수 있다. 하우징(100)은 방열 캡의 외골격를 형성하는 구성일 수 있다. 하우징(100)의 형상은 회전모터의 상방 및 하방을 폐쇄시킬 수 있는 형상일 수 있고, 회전모터가 원통형의 형상일 경우, 회전모터 방열 캡은 하우징(100)이 원판 형상이고, 인슐레이터 링(200)은 하우징(100)으로부터 직교하는 방향으로 돌출된 형상일 수 있다. 인슐레이터 링(200)은 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)와 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 일반적으로 하우징(100)의 가장자리에서부터 돌출되어 형성될 수 있다.
(실시예 2-1) 실시예 1-1에 있어서, 상기 인슐레이터 링(200)의 단면은 내부공간을 구비하는 “ㄷ”자 형태로 형성된다.
(실시예 2-2) 실시예 2-1에 있어서, 상기 인슐레이터 링(200)은 열전도체로 구성된다.
(실시예 2-3) 실시예 2-1에 있어서, 상기 내부공간의 외면은 상기 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)와 접하게 형성된다.
인슐레이터 링(200)은 헤어핀의 돌출부를 둘러싸는 형상일 수 있다. 이를 위해 원주방향의 단면 형상이 내부가 비어있는 “ㄷ”자 형태로 형성될 수 있다. 비어있는 내부에는 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)가 삽입되면서 내포될 수 있다.
인슐레이터 링(200)은 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)에서 발생되는 열을 외부로 방열하기 위한 구성일 수 있다. 따라서 돌출부(11)에서 발생되는 열을 외부로 효율적으로 전도시킬 수 있는 열전도체로 구성될 수 있다. 열전도체는 일반적으로 금속으로 이루어질 수 있는데, 필요에 따라 폴리머 재질로 구성되어질 수 있다.
또한, 인슐레이터 링(200)은 내부공간을 구비하고 내부공간에 돌출부(11)를 삽입하면서 내포할 수 있는데, 내부공간의 외면이 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)와 접하게 형성될 수 있다. 이는 모터장치가 작동하면서 진동이 발생될 수 있는데, 이러한 진동에 헤어핀 코일(10)이 자체적으로 진동하는 것을 차단하기 위함일 수 있다. 헤어핀 코일(10)이 스테이터(20)를 권취하며 구성될지라도 외부진동에 의하여 자체적으로 진동하게 되면 자기장의 균일한 발생에 제한사항이 생길 수 있어, 모터의 작동 효율에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 이를 차단하기 위함일 수 있다.
(실시예 3-1) 실시예 2-1에 있어서, 상기 스테이터(20)와 상기 하우징(100) 사이에 방열 갭(300);을 포함한다.
스테이터(20)와 하우징(100) 사이에는 간극인 방열 갭(300)을 구비할 수 있다. 방열 갭(300)은 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)에서 발생되는 열을 외부로 보다 효율적으로 방출하기 위한 구성일 수 있다. 방열 캡이 헤어핀 코일(10)을 완벽하게 밀폐시킨다면, 방열을 위한 발명인 방열 캡의 기본적인 효율성이 떨어질 수 있기 때문이다.
(실시예 3-2) 실시예 3-1에 있어서, 상기 방열 갭(300)은 상기 인슐레이터 링(200)이 연장 형성되어 채워진다.
(실시예 3-3) 실시예 3-1에 있어서, 상기 방열 갭(300)은 상기 하우징(100)의 외측부을 따라 일정한 간격으로 형성된다.
방열 갭(300)은 인슐레이터 링(200)이 연장 형성되어 채워질 수 있다. 본 발명의 인슐레이터 링(200)은 기본적으로 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)에서 발생되는 열을 외부로 방열하기 위한 구성인데, 비어있는 공간으로 둘 수 있음은 물론이고, 인슐레이터 링(200)이 연장형성되어 방열 갭(300)의 공간을 채울 수도 있다.
또한, 방열 갭(300)은 하우징(100)의 외측부에 형성되는데, 외측부를 따라 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 예컨데, 하우징(100)의 원판의 형상이라면, 원주를 따라 일정한 간격을 두고 방열 갭(300)이 복수개 형성되어질 수 있다.
(실시예 4-1) 실시예 1-1에 있어서, 상기 하우징(100)의 내부를 관통하여 형성되는 냉각유로(400);를 포함한다.
본 발명의 모터장치 방열 캡은 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)에서 발생되는 열을 방열하고 상승된 돌출부(11)의 온도를 안정화시키는 역할을 할 수 있다. 돌출부(11)의 온도가 스테이터(20) 내부에 위치한 삽입부(12)의 온도와 차이가 발생되면 코일에서 발생되는 자기장이 균일하지 못하거나 그 세기가 약화되어질 수 있다. 이를 차단하기 위하여 비교적으로 방열이 용이한 삽입부(12)에 비하여 돌출부(11)는 그렇지 아니하여 온도의 불균형이 생길 수 있는데, 이를 방열 캡을 적용하여 해결할 수 있다.
온도의 균형을 보다 효율적으로 조정하기 위하여 방열 캡은 하우징(100) 내부에 냉각유로(400)를 포함할 수 있다. 냉각유로(400)를 통해 외부에서부터 냉각유체가 공급되고 냉각유체에 의하여 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)가 냉각되어질 수 있다.
(실시예 4-2) 실시예 4-1에 있어서, 상기 냉각유로(400)는 상기 돌출부(11)와 대응되는 위치를 따라 고리형상으로 형성된다.
냉각유로(400)는 헤어핀 코일(10)의 돌출부(11)에서 발생되는 열을 방열하는데 그 목적이 있으므로, 돌출부(11)와 근접한 위치에 형성되는 것이 보다 효율적일 수 있다. 이를 위하여 냉각유로(400)는 돌출부(11)와 대응되는 위치를 따라 형성될 수 있다. 예컨대, 돌출부가 원형으로 형성되므로 냉각유로(400) 또한 원형 고리형상으로 형성될 수 있다.
(실시예 5-1) 실시예 4-1의 모터장치 방열 캡이 적용된 모터장치의 방열 시스템에 있어서, 상기 냉각유로(400)로 냉각유체를 공급하는 유체공급관(500); 상기 냉각유로(400)에서부터 배출된 상기 냉각유체를 이동시키는 유체배출관(600); 상기 유체배출관에서부터 상기 냉각유체를 공급받아 냉각재생한 후, 상기 유체공급관으로 배출하는 냉각재생기(700);를 포함한다.
(실시예 5-2) 실시예 5-1에 있어서, 상기 유체공급관(500)은 복수개가 형성된다.
(실시예 5-3) 실시예 5-1에 있어서, 상기 유체배출관(600)은 복수개가 형성된다.
(실시예 5-4) 실시예 5-1에 있어서, 상기 냉각재생기(700)는 응축모듈(710) 및 압축모듈(720)을 포함한다.
본 발명은 모터장치를 냉각시키는 방열 시스템에 대한 발명이며, 상세하게는 전술한 방열 캡이 적용된 모터장치와 유체공급관(500), 유체배출관(600), 냉각재생기(700)를 포함할 수 있다. 유체공급관(500)은 냉각유로(400)로 냉각유체를 공급하는 구성이며, 유체배출관(600)은 냉각유로(400)에서부터 모터장치 냉각에 쓰인 냉각유체를 받아 이동시키는 구성일 수 있다. 유체공급관(500)과 유체배출관(600)은 복수개가 형성될 수 있다. 이는 냉각유로(400)로 유입되는 관과 냉각유로(400)에서부터 배출되는 관이 여러 개 구비될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 모터장치의 냉각 속도나 냉각 효율 등에 따라 다양하게 선택되어질 수 있다. 또한, 냉각유체는 한 번 냉각에 이용된 후 폐기되는 것이 아니라, 냉각재생기(700)를 순환하면서 냉각유체를 재활용 할 수 있다. 냉각재생기(700)는 응축기, 압축기, 증발기 등 냉각유체를 다시 냉각하여 유체공급관(500)으로 공급하기 전에 거치는 구성일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : 헤어핀 모터
11 : 돌출부
20 : 스테이터 100 : 하우징
200 : 인슐레이터 링 300 : 방열 갭
400 : 냉각유로 500 : 유체공급관
600 : 유체배출관 700 : 냉각재생기
20 : 스테이터 100 : 하우징
200 : 인슐레이터 링 300 : 방열 갭
400 : 냉각유로 500 : 유체공급관
600 : 유체배출관 700 : 냉각재생기
Claims (5)
- 회전축, 로터, 헤어핀 코일(10)이 모듈화되어 있는 복수의 스테이터(20)를 포함하고, 상기 헤어핀 코일(10)은 상기 스테이터(20) 외부로 돌출되는 돌출부(11)와 상기 스테이터(20)의 내부에 위치하는 삽입부(12)로 구성되는 모터장치에서 발생되는 열을 방출하는 모터장치 방열 캡에 있어서,
상기 모터장치의 개방된 면을 상기 회전축과 평행한 방향에서 폐쇄하는 하우징(100); 및
상기 하우징(100)의 외면과 직교하는 방향으로 돌출 형성되고, 상기 돌출부(11)를 감싸는 인슐레이터 링(200);을 포함하는 모터장치 방열 캡.
- 청구항 1에 있어서,
상기 인슐레이터 링(200)의 단면은 내부공간을 구비하는 “ㄷ”자 형태로 형성되는 모터장치 방열 캡.
- 청구항 2에 있어서,
상기 스테이터(20)와 상기 하우징(100) 사이에 방열 갭(300);을 포함하는 모터장치 방열 캡.
- 청구항 1에 있어서,
상기 하우징(100)의 내부를 관통하여 형성되는 냉각유로(400);를 포함하는 모터장치 방열 캡.
- 청구항 4의 모터장치 방열 캡이 적용된 모터장치;
상기 냉각유로(400)로 냉각유체를 공급하는 유체공급관(500);
상기 냉각유로(400)에서부터 배출된 상기 냉각유체를 이동시키는 유체배출관(600);
상기 유체배출관에서부터 상기 냉각유체를 공급받아 냉각재생한 후, 상기 유체공급관으로 배출하는 냉각재생기(700);를 포함하는 모터장치 방열 시스템.
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| KR19990081453A (ko) * | 1998-04-29 | 1999-11-15 | 에릭 발리베 | 모터 |
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| KR20190048746A (ko) | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 현대모비스 주식회사 | 헤어핀 권선모터 |
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2021
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