KR20230140899A

KR20230140899A - 냉각채널을 포함하는 bldc 모터

Info

Publication number: KR20230140899A
Application number: KR1020220039734A
Authority: KR
Inventors: 박희성; 최재훈
Original assignee: 창원대학교 산학협력단
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-10-10

Abstract

본 발명은 스테이터 유닛 외측면에 냉각채널이 삽입되는 구조를 형성시켜 BLDC 모터에서 발생된 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터에 관한 것으로, 내부공간을 갖는 하우징 본체를 포함하는 하우징; 상기 하우징 본체의 내부공간에 위치하는 스테이터 유닛; 및 상기 스테이터 유닛의 외측면과 상기 하우징 본체의 내측면 사이에 위치하는 냉각채널;을 포함하고, 상기 스테이터 유닛의 외측면에는 상기 냉각채널이 삽입되도록 내측 방향으로 일정 깊이의 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각채널을 포함하는 BLDC 모터{BLDC MOTOR COMPRISING COOLING CHANNEL}

본 발명은 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테이터 유닛 외측면에 냉각채널이 삽입되는 구조를 형성시켜 BLDC 모터에서 발생된 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 모터라 함은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 가정용 전자제품뿐만 아니라 산업용 기기 등에 광범위하게 사용되는데, 크게 DC 모터와 AC 모터로 나누어진다.

상기 DC 모터에서 브러쉬(Brush)가 부착된 모터는 정류자와 브러쉬의 접촉에 의해서 코일에 전류를 흐르게 함과 동시에 정류시키는 기능을 하지만, 브러쉬가 마모되는 단점이 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해 브러쉬를 사용하지 않는 BLDC 모터가 알려져 있다.

BLDC 모터는 토크가 크고 제어성이 우수할 뿐만 아니라 신속성을 도모할 수 있기 때문에 근래 광범위하게 사용되고 있다.

한편, 일반적인 BLDC 모터는, 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 내부에는 스테이터 유닛을 포함하며, 상기 스테이터 유닛의 내부에는 로터 유닛을 포함한다.

이때, 상기 스테이터 유닛은 복수개의 스테이터 코어 및 상기 복수개의 스테이터 코어에 각각 권취되는 코일을 포함하며, 상기 로터 유닛은 로터 코어, 상기 로터 코어의 외주면에 배열되는 복수개의 영구자석 및 상기 로터 코어의 중심에 위치하는 샤프트를 포함한다.

또한, 상기 BLDC 모터는 상기 스테이터 유닛 및 상기 로터 유닛에 전기적인 신호를 인가하기 위한 구동회로가 실장된 인쇄회로기판을 포함한다.

상기와 같은 구성을 갖는 일반적인 BLDC 모터는, 상기 인쇄회로기판에 실장된 구동회로에 의해, 상기 스테이터 코어에 권선된 코일에 전류가 공급되어 생성된 자속이, 상기 로터 유닛의 영구자석으로 전달됨으로써 상기 로터 코어 및 상기 샤프트가 회전하게 된다.

하지만, 이러한 일반적인 구조의 BLDC 모터는 내부에서 발열에 의한 손실(철손, 동손, 히스테리시스 손실)이 발생하여 모터의 효율, 수명 등을 감소시킨다. 이러한 문제를 방지하기 위해 BLDC 모터에서 발생되는 발열을 냉각시키는 기술 개발이 필요하다. 이때, 냉각기술 적용 시 모터 무게/부피 측면 및 진동에 의한 안정성 측면도 고려할 필요가 있다.

한국등록특허 제10-1338908호

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 과제는, BLDC 모터의 고정자(stator)에 냉각채널을 결합하는 구조를 사용하되, 고정자에 삽입형 채널을 설계하여 발열 및 무게/부피 측면에서의 소형화 등을 조절할 수 있는 냉각시스템 기술을 제시함에 있다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로, 내부공간을 갖는 하우징 본체를 포함하는 하우징; 상기 하우징 본체의 내부공간에 위치하는 스테이터 유닛; 및상기 스테이터 유닛의 외측면과 상기 하우징 본체의 내측면 사이에 위치하는 냉각채널;을 포함하고, 상기 스테이터 유닛의 외측면에는 상기 냉각채널이 삽입되도록 내측 방향으로 일정 깊이의 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 냉각채널은 상기 스테이터 유닛의 외측면을 감싸도록 코일 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 삽입홈은 상기 냉각채널의 코일 형상을 따라 상기 스테이터 유닛의 외측면에 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 냉각채널의 단면은 원형 형상이며, 상기 삽입홈은 상기 냉각채널의 단면의 반(1/2)이 삽입되도록 반원 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 삽입홈은 상기 냉각채널의 단면의 반(1/2)이 삽입되도록 그 깊이가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 스테이터 유닛은, 상기 냉각채널의 일단과 연결되어 냉각제가 유입되는 유입부; 및 상기 냉각채널의 타단과 연결되어 냉각제가 유출되는 유출부;를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 유입부와 유출부는 상기 스테이터 유닛의 외측면에 동일 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 냉각채널의 채널과 채널 사이에 존재하는 일정 공간에 위치하는 지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 지지체는 상기 스테이터 유닛의 외측면과 상기 하우징 본체의 내측면에 맞닿는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 삽입홈에 삽입된 냉각채널은 상기 하우징 본체의 내측면에 맞닿는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 스테이터 유닛의 외측면에 형성된 삽입홈에 냉각채널이 삽입됨으로써 모터 구동에 따른 발열을 감소시킬 수 있으며, 냉각채널이 삽입홈에 고정되므로 모터 진동에 의해 냉각채널이 움직이지 않아 냉각범위가 변경되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 스테이터 유닛 외측면에 냉각채널이 삽입되므로, 냉각장치의 부피 증가에 따른 단점이 보완될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각채널의 채널과 채널 사이에 존재하는 일정 공간에 지지체를 위치시키기 때문에, 냉각채널을 보다 견고히 고정시킬 수 있으며, 이러한 지지체를 통한 냉각채널의 고정을 통해 냉각채널의 유동이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 지지체가 스테이터 유닛의 외측면과 하우징 본체의 내측면에 접촉함으로써 상기 모터에 진동이 발생하더라도 스테이터 유닛이 이탈하는 것이 방지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터의 개략적인 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 유닛을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각채널을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각제의 흐름을 도시한 단면도이다.
도 6은 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 온도 변화를 비교한 그래프이다.
도 7은 비교예와 실시예에 따른 냉각성능을 비교한 그래프이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터의 개략적인 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터의 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 유닛을 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각채널을 도시한 사시도이다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여, 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터(100)를 모터(100)로 생략하여 명칭하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(100)는 하우징, 스테이터 유닛(110), 로터 유닛(120) 및 샤프트(130)를 포함한다.

하우징은 하우징 본체(101)와, 하우징 본체(101)의 일측을 커버하는 하우징 커버(102)를 포함한다. 하우징 본체(101)는 내부공간을 가지고 있으며, 스테이터 유닛(110), 로터 유닛(120) 및 샤프트(130)를 수용한다. 하우징 본체(101)와 하우징 커버(102)는 나사 또는 볼트 등의 공지된 결합수단에 의해 체결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 하우징 본체(101)는 원통 형상이고, 하우징 커버(102)는 하우징 본체(101)의 일측 개구를 막는 원형 형상을 가진다. 다만, 하우징 본체(101) 및 하우징 커버(102)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다.

스테이터 유닛(110)은 일반적으로 고정자로도 명칭될 수 있으며, 대략 원통 형으로 형성된다. 스테이터 유닛(110)은 복수개의 스테이터 코어(111a) 및 스테이터 코어(111a)에 권취되는 코일(111b)을 포함한다.

도 3에는 코일(111b)이 권취되어 있지 않은 스테이터 유닛(110)이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 스테이터 유닛(110)에는 그 외측면에서 내측 방향으로 복수개의 스테이터 코어(111a)가 형성되며, 이러한 스테이터 코어(111a)에 코일(111b)이 감기게 된다. 스테이터 유닛(110)의 내부에는 스테이터 코어(111a)의 끝단 경계에 의해 중공(113)이 형성된다.

로터 유닛(120)은 일반적으로 회전자로도 명칭될 수 있으며, 대략 원통형으로 형성된다. 로터 유닛(120)은 스테이터 유닛(110)의 중공(113)에 위치한다. 로터 유닛(120)은 회전체인 로터 코어(121a)와 외측에 형성된 영구자석(121b)이 형성되어 있다. 로터 유닛(120)의 중심에는 샤프트(130)가 삽입된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 샤프트(130)는 하우징 커버(102)의 외측으로 돌출되어 있다. 다만, 변형예에 따라 샤프트(130)는 하우징 커버(102)의 반대 방향인 하우징 본체(101)의 외측으로 더 돌출되는 형태를 가질 수 있다. 샤프트(130)에는 회전을 돕도록 베어링(132a, 132b)이 형성된다.

도 2를 참조하면, 모터(100)에는 영구자석(121b)의 위치를 검출하기 위한 홀센서(137)가 장착된다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 모터(100)는 스테이터 유닛(110) 및 로터 유닛(120)에 전기적인 신호를 인가하여 구동하거나, 모터(100)의 회전에 따른 신호를 제어하기 위한 제어회로가 실장된 인쇄회로기판(미도시)이 포함한다.

이때, 모터(100)는 인쇄회로기판에 실장된 제어회로에 의해 스테이터 코어(111a)에 권선된 코일(111b)에 전류가 공급되어 생성된 자속이, 로터 유닛(120)의 영구자석(121b)으로 전달됨으로써 로터 코어(121a) 및 샤프트(130)가 회전하게 된다.

BLDC 모터(100)의 일반적인 구성은 당업계에서 자명하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명은 모터(100) 구동시 스테이터 유닛(110) 또는 인쇄회로기판에 인가된 전기 또는 로터 유닛(120)의 회전 등으로 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각구조를 포함하고 있다. 이하, 모터(100)의 냉각 구조에 대해 자세하게 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스테이터 유닛(110)의 외측면에는 냉각채널(140)이 삽입될 수 있도록 내측 방향으로 일정 깊이를 가진 삽입홈(119)이 형성된다.

우선, 냉각채널(140)을 먼저 살펴본다. 냉각채널(140)은 냉각제가 흐를 수 있는 관 형상을 가진다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 냉각채널(140)의 단면은 원형 형상이다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에서 냉각채널(140)의 단면은 다각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.

도 4에는 스테이터 유닛(110)에서 분리된 냉각채널(140)이 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 냉각채널(140)은 스테이터 유닛(110)의 외측면을 감싸도록 꼬여 전체적으로 코일 형상을 가진다. 도 2에는 스테이터 유닛(110)의 외측면을 감싼 냉각채널(140)의 단면이 점선으로 도시되어 있다.

도 4에 도시된 화살표 방향은 냉각제의 이동 방향으로, 냉각채널(140)의 일단으로 냉각제가 주입될 수 있고, 타단으로 냉각제가 배출될 수 있다.

한편, 냉각채널(140)이 나선형으로 형성된 경우, 채널과 채널 사이에는 일정한 공간(142)이 형성된다.

냉각제는 물 또는 증류수와 같은 냉각수를 사용할 수 있으며, 본 명세서에서 냉각제의 종류가 제한되지 않으며 다양한 냉매가 사용될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 삽입홈(119)은 냉각채널(140)이 삽입될 수 있는 형상을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서 삽입홈(119)은 스테이터 유닛(110)의 원주방향을 따라 그 외측면을 감싸도록 나선형으로 형성된다. 스테이터 유닛(110)의 외측면에 나선형으로 형성된 삽입홈(119)에 냉각채널(140)을 삽입한 후, 분리하면 도 4에 도시된 바와 같이 냉각채널(140)이 코일 형상으로 구성된다. 변형예에 따라 삽입홈(119)의 나선 수 또는 채널 간 간격은 다양하게 설정될 수 있다.

다만, 본 발명의 다른 실시예에서 삽입홈(119)은, 냉각성능, 사용목적 등을 고려하여 냉각채널(140)을 전체 형상을 설계하는 설계자의 의도에 따라 스테이터 유닛(110)의 외측면에 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 삽입홈(119)은 스테이터 유닛(110)의 원주방향과 다른 방향으로 형성되거나, 냉각채널(140)의 유로 방향을 변경시키도록 절곡되거나 각진 형상을 가질 수 있으며, 스테이터 유닛(110)의 외측면의 전부 또는 일부를 감싸는 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 삽입홈(119)의 단면은 반원 형상이다. 그러나, 삽입홈(119)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 냉각채널(140)이 삽입될 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한, 삽입홈(119)의 단면 형상과 냉각채널(140)의 단면 형상은 서로 대응되거나 대응되지 않는 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 삽입홈(119)은 사각형 단면을 가지나 냉각채널(140)은 원형 단면을 가질 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서 삽입홈(119)의 깊이 또는 폭은 냉각채널(140)의 단면의 반(1/2)이 삽입될 수 있는 길이로 설정된다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 냉각채널(140)의 단면은 원형 형상이고, 삽입홈(119)의 단면은 냉각채널(140)의 단면 중 반(1/2)이 삽입되는 반원 형상을 가진다. 이때, 냉각채널(140)이 삽입되는 부분의 형상과 삽입홈(119)의 형상은 일치되도록 형성되므로, 삽입홈(119)에 삽입된 냉각채널(140)은 삽입홈(119) 내에서 움직이기가 쉽지 않다.

다만, 본 발명의 다른 실시예에서 삽입홈(119)의 깊이 또는 폭은 냉각채널(140)의 단면이 모두 삽입되거나 일부가 삽입되도록 다양한 길이로 설정될 수 있다.

스테이터 유닛(110)의 외측면에는, 삽입홈(119)의 일측단과 연결된 유입부(115)가 형성되고, 삽입홈(119)의 타측단과 연결된 유출부(117)가 형성된다. 유입부(115)는 냉각제가 유입되는 입구를 가진 유로이고, 유출부(117)는 냉각제가 유출되는 출구를 가진 유로를 의미한다.

냉각채널(140)이 삽입홈(119)에 삽입되면, 냉각채널(140)의 일단은 유입부(115)와 연결되고, 냉각채널(140)의 타단은 유출부(117)와 연결된다. 변형예에 따라 냉각채널(140)과 유입부(115) 및 유출부(117)와의 연결부위에는 기밀을 유지하기 위한 수단이 더 부가될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 유입부(115)와 유출부(117)는 긴 관 형태로 형성되나, 변형예에 따라 유입부(115)의 유출부(117)의 단면 형상 및 전체 형상은 설계 방식에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 유입부(115)와 유출부(117)는 스테이터 유닛(110)의 외측면에서 동일 방향으로 형성되어 있다. 즉, 스테이터 유닛(110)의 외측면에 형성된 삽입홈(119)의 일측단과 타측단이 대략 동일 라인 상에 형성되므로, 유입부(115)와 유출부(117)는 동일 방향으로 형성될 수 있는 것이다.

다만, 본 발명의 다른 실시예에서는, 삽입홈(119)의 일측단과 타측단의 위치에 따라 유입부(115)와 유출부(117)는 스테이터 유닛(110)의 외측면에 서로 다른 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유입부(115)는 북쪽 방향으로 형성되고 유출부(117)는 남쪽 방향으로 형성될 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유입부(115)와 유출부(117)는 각각 스테이터 유닛(110)의 외측에 1개씩 형성되어 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 삽입홈(119)의 형상에 따라 유입부(115)와 유출부(117)의 개수 및 형성 위치가 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 모터(100)가 구동되면 로터 유닛(120)의 회전에 따라 진동이 발생하는데, 본 발명에 따르면, 냉각채널(140)이 삽입홈(119)에 삽입되므로 상기 진동에 의해 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 다만, 진동이 심한 경우 삽입홈(119)에 삽입된 냉각채널(140)이 삽입홈(119)에서 이탈하는 경우도 발생할 수 있다. 따라서, 상기 진동에 의해 냉각채널(140)이 삽입홈(119)에 고정되지 못하고 이탈하면 정확한 냉각 범위가 형성되지 못한다. 이러한 문제를 방지하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(100)는 지지체(150)를 더 포함한다.

도 2를 참조하면, 지지체(150)는 삽입홈(119)과 삽입홈(119) 사이에 위치하거나 냉각채널(140)의 채널과 채널 사이인 일정 공간(142)에 위치하도록 하우징 본체(101)의 내측면 또는 스테이터 유닛(110)의 외측면에 장착되어 고정된다.

본 발명의 일 실시예에서, 지지체(150)는 하우징 본체(101)의 내측면 및 스테이터 유닛(110)의 외측면과 맞닿도록 위치할 수 있다. 따라서, 상기 진동이 발생하더라도 냉각채널(140)이 지지체(150)에 의해 이탈되는 것이 방지되므로 스테이터 유닛(110)에 더욱 견고하게 고정될 수 있고, 냉각채널(140)의 유동이 방지될 수 있다.

물론, 본 발명의 다른 실시예에서, 지지체(150)와 하우징 본체(101)의 내측면 사이 또는 지지체(150)와 스테이터 유닛(110)의 외측면 사이가 일정 거리(r) 떨어지도록 설정될 수도 있다. 이때는 냉각채널(140)의 채널 폭이 상기 일정 거리(r)보다 큰 것이 바람직하다.

지지체(150)는 냉각채널(140)의 견고한 고정을 위한 것으로 고무재질 또는 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하나, 지지체(150)의 재질에 제한이 있는 것은 아니다.

도 3에서는 상측 및 하측에 각각 4개의 조각으로 구성된 지지체(150)가 도시되어 있다. 다만, 지지체(150)는 다양한 개수로 형성될 수 있고, 냉각채널(140) 사이의 일정공간(142)을 따라 연속적인 라인 형태로 구성될 수도 있으며, 지지체(150) 자체의 형상도 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각채널(140)이 삽입홈(119)에 삽입되고 지지체(150)가 없는 경우에는, 냉각채널(140)의 유동을 더욱 방지하기 위해 냉각채널(140)의 상단면이 하우징 본체(101)의 내측면에 닿도록 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각제의 흐름을 도시한 단면도이다. 도 5는 모터(100)의 일측 단면을 도시한 것으로, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유입부(115)와 유출부(117)는 동일 방향으로 형성되므로, 도 5에는 유출부(117)만이 도시되어 있다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각채널을 포함한 BLDC 모터의 냉각 과정을 설명한다.

유입부(115)를 통해 유입된 냉각제는 삽입홈(119)의 일측단에 위치한 냉각채널(140)의 일단으로 유입된 후 일 방향(예를 들어 도 5에 도시된 시계 방향)으로 이동하다가 유출부(117)를 통해 외부로 배출된다. 유출부(117)를 통해 유출된 냉각제는 가열된 상태이므로 이를 다시 냉각시키는 수단과 연결될 수 있고, 냉각 수단에 의해 냉각된 냉각제는 다시 유입부(115)로 유입될 수 있다. 이러한 냉각제는 스테이터 유닛(110)의 외측면을 감싸는 코일 형상의 냉각채널(140)을 따라 이동하면서 모터(100) 내에서 발열되는 부위가 효과적으로 냉각될 수 있다.

한편, 종래 BLDC 모터는 냉각을 위한 냉각장치를 설계 시 부피가 증가하는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 냉각채널(140)을 삽입홈(119)에 삽입할 수 있으므로 상술한 부피 증가의 문제가 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 냉각채널(140)이 고정되어 유동이 방지되므로, 냉각채널(140)에 의해 냉각하고자 하는 범위가 모터(100) 진동에 의해 변경되지 않는 장점이 있다.

도 6은 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 온도 변화를 비교한 그래프이며, 도 7은 비교예와 실시예에 따른 냉각성능을 비교한 그래프이다.

도 6 및 도 7에서, 비교예 1은 지지체(150)와 삽입홈(119)이 없이 냉각채널(140)을 스테이터 유닛(110)의 외측면을 감싼 경우의 실험예이고, 비교예 2는 지지체(150)는 있으나 삽입홈(119)이 없이 냉각채널(140)을 스테이터 유닛(110)의 외측면을 감싼 경우의 실험예이며, 본 발명의 실시예는 상술한 바와 같이 지지체(150)와 삽입홈(119)을 사용하여 냉각채널(140)을 스테이터 유닛(110)의 외측면을 감싼 경우의 실험예이다.

한편, 본 발명의 실시예에서, 냉각채널(140)은 삽입홈(119)에 그 단면이 반(1/2) 정도 삽입된 상태에서 실험하였다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉각효율을 설명한다.

도 6에는, 모터(100)의 작동시간이 증가함에 따라 비교예(비교예 1, 비교예 2) 및 실시예에서, 코일의 온도와 고정자의 온도를 비교한 그래프가 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 비교예 1의 경우, 약 27분을 기준으로, 코일의 온도변화는 대략 46℃, 고정자의 온도변화는 대략 32℃를 나타내었다. 비교예 2의 경우, 약 27분을 기준으로, 코일의 온도변화는 대략 36℃, 고정자의 온도변화는 대략 21℃를 나타내었다. 실시예의 경우, 약 27분을 기준으로 코일의 온도변화는 대략 34℃, 고정자의 온도변화는 대략 17.5℃를 나타내었다.

정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 지지체(150)와 삽입홈(119)을 사용한 실시예에서는 비교예보다 코일 및 고정자에서의 온도 상승이 더 낮아짐을 확인할 수 있다.

도 7에는 모터(100)의 작동시간이 증가함에 따른 비교예(비교예 1, 비교예 2) 및 실시예에 따른 냉각성능을 비교한 그래프이다.

도 7을 참조하면, 비교예 1의 경우, 약 27분을 기준으로 대략 88%에서 대략 82%의 효율 변화를 나타내었다. 비교예 2의 경우, 약 27분을 기준으로 대략 88%에서 대략 83.7%의 효율 변화를 나타내었다. 실시예의 경우, 약 27분을 기준으로 대략 88%에서 대략 83.8%의 효율 변화를 나타내었다.

정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 지지체(150)와 삽입홈(119)을 사용한 실시예에서는 비교예보다 효율 변화가 적어 보다 향상된 성능을 가지는 것을 확인할 수 있다.

한편, 상술한 실험에서 실시예는 냉각채널(140)은 삽입홈(119)에 그 단면이 반(1/2) 정도 삽입된 상태이나, 삽입홈(119)에 냉각채널(140)을 더 깊이 삽입되도록 설정되는 경우 냉각성능은 우수해지나 그 성능의 차이는 크지 않다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100 : 모터 101 : 하우징 본체
102 : 하우징 커버 110 : 스테이터 유닛
111a : 스테이터 코어 111b : 코일
113 : 중공 115 : 유입부
117 : 유출부 119 : 삽입홈
120 : 로터 유닛 121a : 로터 코어
121b : 영구자석 130 : 샤프트
132a, 132b : 베어링 137 : 홀센서
140 : 냉각채널 142 : 일정 공간
150 : 지지체

Claims

내부공간을 갖는 하우징 본체를 포함하는 하우징;
상기 하우징 본체의 내부공간에 위치하는 스테이터 유닛; 및
상기 스테이터 유닛의 외측면과 상기 하우징 본체의 내측면 사이에 위치하는 냉각채널;을 포함하고,
상기 스테이터 유닛의 외측면에는 상기 냉각채널이 삽입되도록 내측 방향으로 일정 깊이의 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는,
냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각채널은 상기 스테이터 유닛의 외측면을 감싸도록 코일 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 2 항에 있어서,
상기 삽입홈은 상기 냉각채널의 코일 형상을 따라 상기 스테이터 유닛의 외측면에 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각채널의 단면은 원형 형상이며, 상기 삽입홈은 상기 냉각채널의 단면의 반(1/2)이 삽입되도록 반원 형상인 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 삽입홈은 상기 냉각채널의 단면의 반(1/2)이 삽입되도록 그 깊이가 설정되는 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 스테이터 유닛은,
상기 냉각채널의 일단과 연결되어 냉각제가 유입되는 유입부; 및
상기 냉각채널의 타단과 연결되어 냉각제가 유출되는 유출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 6 항에 있어서,
상기 유입부와 유출부는 상기 스테이터 유닛의 외측면에 동일 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각채널의 채널과 채널 사이에 존재하는 일정 공간에 위치하는 지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 8 항에 있어서,
상기 지지체는 상기 스테이터 유닛의 외측면과 상기 하우징 본체의 내측면에 맞닿는 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 삽입홈에 삽입된 냉각채널은 상기 하우징 본체의 내측면에 맞닿는 것을 특징으로 하는 냉각채널을 포함하는 BLDC 모터.