KR20230093662A - Stator for improving cooling efficiency - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉각 효율이 개선된 고정자에 관한 것으로, 모터의 고정자 코어 자체에 냉각 유로를 형성하는 직접 냉각 방식을 사용하되, 특수 발수 코팅을 통해 냉매의 외부 유출을 방지함과 동시에 내구성을 향상할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a stator with improved cooling efficiency, and uses a direct cooling method in which a cooling passage is formed in the stator core of a motor itself, but a special water-repellent coating prevents refrigerant from leaking to the outside and improves durability at the same time. it was made to
Description
본 발명은 모터 냉각 기술에 관련한 것으로, 특히 냉각 효율이 개선된 고정자에 관한 것이다.The present invention relates to motor cooling technology, and more particularly to a stator with improved cooling efficiency.
세계 각국의 배기가스 배출 규제 심화에 따라, 디젤 및 가솔린 차량을 대체할 수 있는 친환경 차량의 수요/공급이 급격히 늘어나고 있다. 그 중에서도 특히 전기차(EV)는 배기가스를 발생시키지 않고 오직 모터의 전기에너지를 동력원으로 사용한다는 점에서 더욱 주목 받고 있다.Demand/supply for eco-friendly vehicles that can replace diesel and gasoline vehicles is rapidly increasing as exhaust gas emission regulations intensify around the world. Among them, electric vehicles (EVs) are attracting more attention in that they do not generate exhaust gas and use only the electric energy of a motor as a power source.
모터의 고정자 코어는 모터의 핵심 부품 중 하나로, 낱개의 철판을 층층이 쌓은 형태이다. 모터는 고정자 코어의 슬롯에 권선된 코일에 전원을 공급하여 전자석으로 사용함으로써 구동시킬 수 있다. 이 때, 고정자 조립물의 냉각은 모터의 수명과 직결된다. The stator core of the motor is one of the core parts of the motor, and it is a form of stacking individual steel plates. The motor can be driven by supplying power to the coil wound in the slot of the stator core and using it as an electromagnet. At this time, the cooling of the stator assembly is directly related to the life of the motor.
모터의 고정자 구조에서 환선/각선 코일 부분은 열 발생이 가장 심한 부분으로, 모터의 하우징에 냉각 유로를 설계하는 방식이 보편적으로 사용되고 있다. 이러한 보편적인 냉각 구조는 냉매가 하우징의 냉각 유로를 타고 흐르면서 코일에서 발생되어 고정자 코어를 통해 하우징으로 전달되는 열을 흡수하여 모터를 냉각시킨다.In the stator structure of the motor, the round wire/square wire coil part generates the most heat, and a method of designing a cooling path in the housing of the motor is commonly used. In this general cooling structure, the coolant cools the motor by absorbing heat generated in the coil and transferred to the housing through the stator core while the refrigerant flows along the cooling passage of the housing.
그러나, 이러한 모터 하우징에 형성되는 냉각 유로를 이용한 모터 냉각 방식은 간접 냉각 방식이므로, 효율적인 냉각이 이루어지지 않아 냉각 효율이 떨어질 수 밖에 없다.However, since the motor cooling method using the cooling passage formed in the motor housing is an indirect cooling method, cooling efficiency is inevitably lowered because efficient cooling is not performed.
따라서, 본 발명자는 모터의 고정자 코어 자체에 냉각 유로를 형성하는 직접 냉각 방식을 사용하되, 특수 발수 코팅을 통해 냉매의 외부 유출을 방지함과 동시에 내구성을 향상함으로써 모터 냉각 효율을 개선할 수 있는 기술에 대한 연구를 하였다.Therefore, the present inventors use a direct cooling method of forming a cooling passage in the stator core of the motor itself, but use a special water-repellent coating to prevent the leakage of the refrigerant to the outside and at the same time improve durability, thereby improving the motor cooling efficiency. did a study on.
본 발명은 모터의 고정자 코어 자체에 냉각 유로를 형성하는 직접 냉각 방식을 사용하되, 특수 발수 코팅을 통해 냉매의 외부 유출을 방지함과 동시에 내구성을 향상할 수 있는 냉각 효율이 개선된 고정자를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention uses a direct cooling method of forming a cooling passage in the stator core of the motor itself, but provides a stator with improved cooling efficiency that can prevent leakage of refrigerant and improve durability through a special water-repellent coating. for that purpose
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 냉각 효율이 개선된 고정자가 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로(Cooling Path)들과, 내연을 따라 교번 형성되는 다수의 치(Teeth)들과 슬롯(Slot)들을 구비하는 고정자 코어(Stator Core)와; 고정자 코어 내연을 따라 형성되는 다수의 치들에 권선되는 코일(Coil)과; 고정자 코어 양단에 각각 조립되되, 고정자 코어 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로들을 서로 연통시키는 유로 연통홈을 구비하는 한쌍의 실링 구조체(Sealing Structure)를 포함하되, 고정자 코어 양단에 한쌍의 실링 구조체가 조립된 상태에서 특수 발수 코팅 처리되어, 고정자 코어 양단에 각각 조립되는 한쌍의 실링 구조체 조립 부위를 통한 냉매 유출을 방지하는 동시에 내구성을 향상시킨다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a stator with improved cooling efficiency has a plurality of cooling paths passing along the inner edge of the outer edge, and a plurality of teeth alternately formed along the inner edge. ) and a stator core having slots; a coil wound around a plurality of teeth formed along the inner edge of the stator core; A pair of sealing structures each assembled at both ends of the stator core and having passage communication grooves for communicating a plurality of cooling passages penetrating along the inside of the outer periphery of the stator core, including a pair of sealing structures at both ends of the stator core. is treated with a special water-repellent coating in an assembled state to prevent refrigerant from leaking through a pair of sealing structure assembly parts assembled at both ends of the stator core and to improve durability.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 특수 발수 코팅은 특수 발수 코팅제로 열전도도가 우수한 그래핀(Graphene)이 사용될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, graphene having excellent thermal conductivity may be used as the special water-repellent coating.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 한쌍의 실링 구조체가 하나는 외부로부터 냉매 유입을 위한 유입공(Inlet)이 형성되고, 다른 하나는 외부로 냉매 배출을 위한 배출공(Outlet)이 형성되어 냉매 순환 구조를 이룰 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, one of the pair of sealing structures is formed with an inlet for refrigerant inflow from the outside, and the other is formed with an outlet for refrigerant discharge to the outside to circulate the refrigerant. structure can be achieved.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 한쌍의 실링 구조체가 방열 효과가 우수한 재질로 구현될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, a pair of sealing structures may be implemented with a material having an excellent heat dissipation effect.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 냉각 효율이 개선된 고정자가 고정자 코어 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로들 각각에 삽입되는 일자형 워터 자켓과, 일자형 워터 자켓 양단 각각에 어긋나게 결합되어 냉매 순환 구조를 형성하는 절곡형 워터 자켓을 포함하는 워터 자켓을 더 포함할 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, a refrigerant circulation structure in which a stator with improved cooling efficiency is staggeredly coupled to a straight water jacket inserted into each of a plurality of cooling passages penetrating along the inner side of the stator core and both ends of the straight water jacket. It may further include a water jacket including a bendable water jacket forming a.
본 발명은 모터의 고정자 코어 자체에 냉각 유로를 형성하는 직접 냉각 방식을 사용하되, 특수 발수 코팅을 통해 냉매의 외부 유출을 방지함과 동시에 내구성을 향상함으로써 모터 냉각 효율을 개선할 수 있으므로, 모터 성능 및 내구성을 향상할 수 있는 효과가 있다.The present invention uses a direct cooling method in which a cooling passage is formed in the stator core of the motor itself, but the motor cooling efficiency can be improved by preventing the leakage of the refrigerant and improving durability through a special water-repellent coating, thereby improving motor performance. And there is an effect of improving durability.
도 1 은 본 발명에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자의 고정자 코어의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자의 실링 구조체의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자의 내부 워터 자켓 형상을 예시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a stator with improved cooling efficiency according to the present invention.
2 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of a stator core of a stator with improved cooling efficiency according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of a sealing structure of a stator with improved cooling efficiency according to the present invention.
4 is a diagram illustrating the shape of an internal water jacket of a stator with improved cooling efficiency according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Although specific embodiments are illustrated in the drawings and related details are described, they are not intended to limit the various embodiments of the present invention to any particular form.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the embodiments of the present invention, the detailed description will be omitted.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.On the other hand, when a component is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
도 1 은 본 발명에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자(100)는 고정자 코어(Stator Core)(110)와, 코일(Coil)(120)과, 한쌍의 실링 구조체(Sealing Structure)(130a)(130b)를 포함한다.1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a stator with improved cooling efficiency according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
고정자 코어(Stator Core)(110)는 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로(Cooling Path)(111)들과, 내연을 따라 교번 형성되는 다수의 치(Teeth)(112)들과 슬롯(Slot)(113)들을 구비한다.The
이 때, 냉각 유로(Cooling Path)(111)들과, 치(Teeth)(112)들과, 슬롯(Slot)(113)들은 이웃하는 냉각 유로들과, 치들과, 슬롯들과 등 간격으로 형성될 수 있다.At this time,
도 2 는 본 발명에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자의 고정자 코어의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도이다. 도 2 를 참조해 보면, 고정자 코어(110) 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로(111)들과, 내연을 따라 교번 형성되는 다수의 치(112)들과 슬롯(113)들이 구비되어 있음을 볼 수 있다.2 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of a stator core of a stator with improved cooling efficiency according to the present invention. Referring to FIG. 2, a plurality of
코일(Coil)(120)은 고정자 코어(110) 내연을 따라 형성되는 다수의 치(112)들에 권선된다. 이 때, 코일(Coil)(120)은 환선 코일 각선 코일일 수 있으며, 구리 재질일 수 있다.A
한쌍의 실링 구조체(Sealing Structure)(130a)(130b)는 고정자 코어(110) 양단에 각각 조립되되, 고정자 코어(110) 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로(111)들을 서로 연통시키는 유로 연통홈(131a)(131b)을 구비한다. 예컨대, 한쌍의 실링 구조체는 알루미늄 등과 같이 방열 효과가 우수한 재질로 구현될 수 있다.A pair of
한편, 한쌍의 실링 구조체(130a)(130b)가 하나는 외부로부터 냉매 유입을 위한 유입공(Inlet)(132a)이 형성되고, 다른 하나는 외부로 냉매 배출을 위한 배출공(Outlet)(132b)이 형성되어 냉매 순환 구조를 이루도록 구현될 수 있다. On the other hand, in the pair of
이 때, 고정자 코어(110) 양단에 한쌍의 실링 구조체(130a)(130b)가 조립된 상태에서 특수 발수 코팅 처리되어, 고정자 코어(110) 양단에 각각 조립되는 한쌍의 실링 구조체(130a)(130b) 조립 부위를 통한 냉매 유출을 방지하는 동시에 내구성을 향상시키도록 구현될 수 있다.At this time, the pair of
예컨대, 특수 발수 코팅은 특수 발수 코팅제로 열전도도가 우수한 그래핀(Graphene)이 사용될 수 있다. 특수 발수 코팅제로 그래핀(Graphene)을 사용할 경우, 코일(Coil)(120) 표면의 굴곡에 그대로 적용되어 코팅될 수 있는 장점도 있다.For example, as the special water-repellent coating, graphene having excellent thermal conductivity may be used as a special water-repellent coating. When graphene is used as a special water-repellent coating agent, there is also an advantage in that it can be applied and coated as it is on the curves of the surface of the coil (120).
도 3 은 본 발명에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자의 실링 구조체의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다. 도 3 을 참조해 보면, 실링 구조체(130a)(130b)가 고정자 코어(110) 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로(111)들을 서로 연통시키는 유로 연통홈(131a)(131b)과, 외부로부터 냉매 유입을 위한 유입공(132a) 또는 외부로 냉매 배출을 위한 배출공(132b)이 형성되어 있음을 볼 수 있다.3 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of a sealing structure of a stator with improved cooling efficiency according to the present invention. Referring to FIG. 3 , the
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 냉각 효율이 개선된 고정자(100)가 워터 자켓(Water Jacket)(140)을 더 포함할 수 있다. 도 4 는 본 발명에 따른 냉각 효율이 개선된 고정자의 내부 워터 자켓 형상을 예시한 도면이다. 도 4 에 도시한 바와 같이, 워터 자켓(140)은 일자형 워터 자켓(141)과, 절곡형 워터 자켓(142)을 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the
일자형 워터 자켓(141)은 고정자 코어(110) 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로(111)들 각각에 삽입되고, 절곡형 워터 자켓(142)은 일자형 워터 자켓(141) 양단 각각에 어긋나게 결합되어 냉매 순환 구조를 형성한다. The
한편, 절곡형 워터 자켓(142)의 선단부는 유로 연통홈(131a)(131b)에 수납되고, 도면에는 도시하지 않았으나, 절곡형 워터 자켓(142)의 일부에 실링 구조체(130a)(130b)의 유입공(132a) 또는 배출공(132b)에 각각 대응하는 홈들이 형성된다.On the other hand, the tip of the
코일(120)에서 발생되어 고정자 코어(110)로 전달되는 열은 고정자 코어(110) 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로(111)들에 삽입되는 일자형 워터 자켓(141)과, 실링 구조체(130a)(130b)의 유로 연통홈(131a)(131b)에 선단부가 삽입되고 양단은 어긋나게 결합되는 일자형 워터 자켓(141) 내부를 순환하는 냉매에 의해 흡수되어 냉각된다. The heat generated by the
이 때, 일자형 워터 자켓(141)과 절곡형 워터 자켓(142) 연결 부분에서 냉매가 누출되어 고정자 코어(110) 양단에 각각 조립되는 한쌍의 실링 구조체(130a)(130b) 조립 부위를 통해 외부로 유출될 수 있다.At this time, the refrigerant leaks from the connection portion of the
그러나, 본원발명은 고정자 코어(110) 양단에 한쌍의 실링 구조체(130a)(130b)가 조립된 상태에서 특수 발수 코팅 처리됨으로써 고정자 코어(110) 양단에 각각 조립되는 한쌍의 실링 구조체(130a)(130b) 조립 부위를 통한 냉매 유출을 방지하는 동시에 내구성을 향상시킬 수 있다.However, in the present invention, the pair of sealing
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 모터의 고정자 코어 자체에 냉각 유로를 형성하는 직접 냉각 방식을 사용하되, 특수 발수 코팅을 통해 냉매의 외부 유출을 방지함과 동시에 내구성을 향상함으로써 모터 냉각 효율을 개선할 수 있으므로, 모터 성능 및 내구성을 향상할 수 있다.By implementing this, the present invention uses a direct cooling method of forming a cooling passage in the stator core of the motor itself, and improves the motor cooling efficiency by preventing leakage of the refrigerant and improving durability through a special water-repellent coating. Therefore, motor performance and durability can be improved.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. Various embodiments disclosed in this specification and drawings are only presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of various embodiments of the present invention.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of various embodiments of the present invention includes all changes or modified forms derived based on the technical spirit of various embodiments of the present invention other than the embodiments described herein are included in the scope of various embodiments of the present invention. should be interpreted as being
본 발명은 모터 냉각 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.The present invention can be used industrially in the field of motor cooling technology and its application technology.
100 : 냉각 효율이 개선된 고정자
110 : 고정자 코어
111 : 냉각 유로
112 : 치
113 : 슬롯
120 : 코일
130a, 130b : 실링 구조체
131a, 131b : 유로 연통홈
132a : 유입공
132b : 배출공
140 : 워터 자켓
141 : 일자형 워터 자켓
142 : 절곡형 워터 자켓100: Stator with improved cooling efficiency
110: stator core
111: cooling passage
112: chi
113: slot
120: coil
130a, 130b: sealing structure
131a, 131b: Euro communication groove
132a: inlet hole
132b: discharge hole
140: water jacket
141: straight water jacket
142: bending water jacket
Claims (5)
고정자 코어 내연을 따라 형성되는 다수의 치들에 권선되는 코일(Coil)과;
고정자 코어 양단에 각각 조립되되, 고정자 코어 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로들을 서로 연통시키는 유로 연통홈을 구비하는 한쌍의 실링 구조체(Sealing Structure)를;
포함하되,
고정자 코어 양단에 한쌍의 실링 구조체가 조립된 상태에서 특수 발수 코팅 처리되어, 고정자 코어 양단에 각각 조립되는 한쌍의 실링 구조체 조립 부위를 통한 냉매 유출을 방지하는 동시에 내구성을 향상시키는 냉각 효율이 개선된 고정자.a stator core having a plurality of cooling paths penetrating along the inside of the outer edge and a plurality of teeth and slots alternately formed along the inner edge;
a coil wound around a plurality of teeth formed along the inner edge of the stator core;
A pair of sealing structures each assembled at both ends of the stator core and having passage communication grooves for communicating a plurality of cooling passages penetrating along the inside of the outer periphery of the stator core;
include,
A stator with improved cooling efficiency that improves durability while preventing refrigerant from leaking through the pair of sealing structures assembled at both ends of the stator core by applying a special water-repellent coating in the state where a pair of sealing structures are assembled at both ends of the stator core .
특수 발수 코팅은:
특수 발수 코팅제로 열전도도가 우수한 그래핀(Graphene)이 사용되는 냉각 효율이 개선된 고정자.According to claim 1,
Special water-repellent coatings are:
A stator with improved cooling efficiency using graphene with excellent thermal conductivity as a special water-repellent coating.
한쌍의 실링 구조체가:
하나는 외부로부터 냉매 유입을 위한 유입공(Inlet)이 형성되고, 다른 하나는 외부로 냉매 배출을 위한 배출공(Outlet)이 형성되어 냉매 순환 구조를 이루는 냉각 효율이 개선된 고정자.According to claim 1 or 2,
A pair of sealing structures:
One stator has an inlet for refrigerant inflow from the outside and the other has an outlet for refrigerant discharge to the outside, forming a refrigerant circulation structure with improved cooling efficiency.
한쌍의 실링 구조체가:
방열 효과가 우수한 재질로 구현되는 냉각 효율이 개선된 고정자.According to claim 3,
A pair of sealing structures:
Stator with improved cooling efficiency made of materials with excellent heat dissipation effect.
냉각 효율이 개선된 고정자가:
고정자 코어 외연 내측을 따라 관통되는 다수의 냉각 유로들 각각에 삽입되는 일자형 워터 자켓과, 일자형 워터 자켓 양단 각각에 어긋나게 결합되어 냉매 순환 구조를 형성하는 절곡형 워터 자켓을 포함하는 워터 자켓을;
더 포함하는 냉각 효율이 개선된 고정자.According to claim 3,
A stator with improved cooling efficiency:
A water jacket including a straight water jacket inserted into each of a plurality of cooling passages penetrating along an inner side of the stator core, and a bent water jacket coupled to both ends of the straight water jacket to form a refrigerant circulation structure;
Stator with improved cooling efficiency further comprising.
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