WO2020197269A1

WO2020197269A1 - 모터의 냉각 구조

Info

Publication number: WO2020197269A1
Application number: PCT/KR2020/004078
Authority: WO
Inventors: 김형철
Original assignee: 김형철
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-10-01
Also published as: KR102100172B1

Abstract

본 발명은 모터의 냉각 구조에 관한 것으로서, 양 측면이 개구된 통체로 이루어진 모터프레임(100); 모터프레임(100) 내에 설치되어 고정자를 이루는 스테이터코어(110); 모터프레임(100)의 양측 개구 부위를 막아주며, 축공(121a)(121b)을 중심으로 사방에 통기공(122a)(122b)이 구비된 좌,우측 커버(120a)(120b); 스테이터 코어(110) 중앙에서 회전자와 일체로 회전되도록 좌,우측 커버(120a)(120b)의 축공(121a)(121b)에 설치되며, 일단이 우측 커버(120b)의 축공(121b)을 통해 돌출되는 모터축(130); 좌측 커버(120a)와 스테이터 코어(110) 사이 공간에 설치되며, 좌측 커버(120a)로 흡입되는 공기로 생성한 바람을 우측 커버(120b)로 보내는 팬(140); 모터프레임(100)의 내주면에 일정 간격으로 반복 형성되며, 팬(140)에서 생성된 바람을 우측 커버(120b)의 통기공(122b) 쪽으로 안내하는 냉각홀(150);로 구성된다.

Description

모터의 냉각 구조

본 발명은 모터의 냉각 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 모터 구동시 모터 내부의 스테이터 코어에서 발생하는 열을 일측 커버에서 유입되어 타측 커버로 빠져나가는 공기바람을 보다 효율적으로 이용하여 보다 신속하게 냉각시킬 수 있도록 함으로서 모터를 오랜 시간 구동하더라도 과열됨이 없이 계속 사용할 수 있는 모터의 냉각 구조에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전기에너지를 기계회전 운동 에너지로 변환하는 기계 장치로서, 모터프레임과 모터프레임 내부에 설치되어 고정자를 이루는 코어가 감기는 스테이터 코어 및 스테이터 코어의 중앙에 설치되는 회전자, 회전자 중심에 설치되어 일체로 회전되는 모터축으로 구성되며, 스테이터 코어에 감긴 코일에 전류가 통하게 되면 발생되는 자기장의 힘에 의해 회전자가 동기되어 모터축이 일체로 회전되는 것이다.

상기 모터는 회전자와 모터축이 장시간 고속 회전 운동을 하게 되면 모터프레임 내부에는 고온의 열이 발생하게 되며, 이 고온의 열은 스테이터 코어를 거쳐 모터프레임으로 전달되며, 모터프레임에 전달된 고온의 열을 신속하게 식혀주지 않으면 모터의 과열 현상이 발생된다.

그리고 모터의 과열 현상은 회전자가 고속 회전될 때 스테이터 코어와의 회전 마찰력을 높이게 되어 스테이터 코어의 위치를 이동시키게 되므로 회전자가 점차 회전력을 잃게되는 고장의 원인이 되고 있으므로 모터프레임으로 전달된 고온의 열을 신속하게 식혀 주어야만 한다.

이를 위한 선행기술로는 아래 특허문헌에 개시된 대한민국 공개실용신안공보 공개번호 실1999-0023364호의 "동기형 AC서보모터의 스테이터 코아 고정장치"가 있다(이하 '선행기술'이라 칭함).

상기 선행기술은 모터프레임에 전달된 고온의 열을 식혀주기 위해서 모터프레임의 외면 여러 곳에 일정 간격 이격된 다수의 방열핀을 형성한 것으로서, 모터프레임 및 스테이터 코어에 가해진 열을 방열핀을 통해 대기 중으로 방열시켜서 모터를 식혀주도록 한 것이다.

그러나, 상기 선행기술처럼 모터프레임 외면에 구비한 다수의 방열핀을 통한 대기 중의 방열 방식으로는 모터프레임 및 스테이터 코어에 가해진 고온의 열을 보다 신속하게 식혀주지 못하므로 장시간 모터 가동 시 모터의 과열로 모터 기능이 저하되는 문제점이 자주 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 선행기술의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 스테이터 코어에서 발생하는 열을 냉각시킬 때 일측 커버로 유입되어 타측 커버로 빠져나가는 공기바람을 이용하여 보다 효율적으로 스테이터 코어의 표면을 직접 냉각시켜 줄 수 있도록 함으로서 과열됨이 없이 장시간 구동시킬 수 있는 모터의 냉각 구조를 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 양 측면이 개구된 통체로 이루어진 모터프레임; 모터프레임 내에 고정자로 설치되는 스테이터 코어; 모터프레임의 양쪽 개구부를 막아주며, 축공 사방에 통기공이 각각 구비된 좌,우측 커버; 스테이터 코어 중앙에서 회전자와 일체로 회전되도록 좌,우측 커버의 축공에 설치되며, 일단이 우측 커버의 축공을 통해 돌출되는 모터축; 좌측 커버와 스테이터 코어 사이 공간에 설치되며, 좌측 커버의 흡입공기로 생성한 바람을 우측 커버의 통기홀로 보내는 팬; 모터프레임 내주면에 일정 간격으로 반복 형성되며, 팬에서 생성된 바람을 우측 커버 쪽으로 안내하는 냉각홀;로 구성함으로서 달성될 수 있다.

또한 상기 냉각홀은 스테이터 코어와 일정 폭으로 반복하여 접촉되는 열전달부와 열전달부 사이의 입구와 통하도록 열전달부 이면에 구비되는 바람골로 형성되고, 바람골의 단면적을 열전달부의 단면적보다 더 크게 형성하면 스테이터 코어의 표면을 직접 냉각할 수 있고, 표면 냉각 시의 효율을 증대시킬 수 있어 목적이 효과적으로 달성될 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명은 일측 커버에서 유입되어 타측 커버로 빠져나가는 공기 바람이 냉각홀의 열전달부와 접촉되는 스테이터 코어의 표면을 보다 효율적으로 직접 냉각시켜 주는 것이므로 모터의 냉각이 매우 양호하게 되는 효과가 있다.

그리고, 스테이터 코어의 표면 직접 냉각 시 바람과 접촉되는 냉각홀의 바람골 단면적이 열전달부보다 큰 면적이므로 바람골을 지나가는 바람의 접촉면적 증대로 스테이터 코어를 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명이 실시된 모터 구조를 일 실시예로 보인 횡단면도.

도 2 는 본 발명의 모터프레임에 스테이터 코어가 설치된 상태의 측면도.

도 3 은 본 발명의 모터프레임 구조를 보인 측면도.

도 4 는 본 발명의 모터프레임 양쪽에 조립되는 좌,우측 커버의 정면도.

도 5 는 본 발명의 모터에 설치되는 팬의 구조를 정면과 측면에서 본 도면.

이하에서는 본 발명의 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 기술적 구성 및 작용을 바람직한 실시 예로 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명이 실시된 모터 구조를 일 실시예로 보인 횡단면도이고, 도 2 는 본 발명의 모터프레임에 스테이터 코어가 설치된 상태의 측면도이며, 도 3 은 본 발명의 모터프레임 구조를 보인 측면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명은 모터프레임(100), 스테이터 코어(110)와 좌,우측 커버(120a)(120b), 모터축(130), 팬(140), 모터프레임(100) 내주면에 형성되는 냉각홀(150)로 구성된다.

상기 모터프레임(100)은 측면이 개구된 통체로 이루어지며, 상기 스테이터 코어(110)는 모터프레임(100) 내에 설치되어 고정자를 이룬다.

상기 좌,우측 커버(120a)(120b)는 도 4 에서와 같이 모터프레임(100)의 양쪽 개구부를 막아주며, 중앙의 축공(121a)(121b)을 중심으로 사방에 통기공(122a)(122b)이 각각 구비된다.

상기 모터축(130)은 도 1 에서와 같이 스테이터 코어(110) 중앙에서 회전자와 일체로 회전되도록 좌,우측 커버(120a)(120b)의 축공(121a)(121b)에 설치되되 일단은 동력전달을 위해 우측 커버(120b)의 축공(121b)을 통해 일정 길이 돌출된다.

상기 팬(140)은 좌측 커버(120a)와 스테이터 코어(110) 사이 공간에 설치되며, 좌측 커버(120a)의 통기공(122a)으로 흡입되는 공기로 생성한 바람을 우측 커버(120b) 방향으로 보낸다.

상기 냉각홀(150)은 도 3 에서와 같이 모터프레임(100)의 내주면에 일정 간격으로 반복 형성되며, 팬(140)에서 생성된 바람을 우측 커버(120b)의 통기공(122b) 쪽으로 안내하여 준다.

이에 의해 본 발명은 모터를 가동시키면 모터축(130)의 회전과 함께 모터프레임(100) 내부의 팬(140)이 회전되며, 그러면 좌측 커버(120a)의 통기공(122a)을 통해 유입되는 공기를 팬(140)은 바람으로 생성시켜서 모터프레임(100)의 냉각홀(150)을 거쳐 우측 커버(120b) 쪽으로 보내는 공기 흐름을 갖게 된다.

이때 도 2 와 같이 스테이터 코어(110)는 모터프레임(100)의 내면에 접촉되어있는 상태이고, 모터프레임(100)의 내주면에 형성된 냉각홀(150)은 도 3 에서와 같이 스테이터 코어(110)와 일정 폭으로 접촉되는 다수의 열전달부(151) 및 열전달부(151) 사이의 입구(152)와 통하도록 열전달부(151) 이면에 구비되는 바람골로 형성됨을 특징으로 한다.

상기 냉각홀(150)은 도면에서와 같이 "아자문양" 형태로 형성하는 것이 바람직하지만, 오옴(Ω) 형태로 형성할 수도 있다.

그리고 모터 구동으로 인해 고온의 열이 발생되는 스테이터 코어(110)는 냉각홀(150)의 열전달부(151)에 열을 전달하는 상태가 되며 좌측 커버(120a)의 통기공(122a)으로 유입된 공기로 생성된 바람은 상기 바람골을 통해 안내될 때 입구(152) 및 이와 근접된 열전달부(151)를 통해 스테이터 코어(110)의 표면을 직접 냉각시켜 주게 되는 것이다.

여기서 상기 냉각홀(150)을 이루는 바람골은 열전달부(151)의 단면적보다 큰 단면적을 갖으면서 열전달부(151) 후방에 구비되어 있으므로 바람 닿는 면적이 큰 바람골 및 입구(152)에 의해 스테이터 코어(110)의 표면은 보다 신속하게 냉각되어 냉각 효율이 상당히 증대되는 것이다.

이러한 본 발명은 도 5 에서와 같이 모터에 설치되는 팬의 구조를 정면과 측면에서 본 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 팬(140)은 팬몸체(141)의 축공(142)을 중심으로 테두리에 다수의 날개편(143)을 방사형으로 형성하되 날개편(143)의 외측단은 팬몸체(141)의 테두리 보다 일정 길이 돌출되고, 내측단은 외측 방향으로 소정 각도의 경사면(144)을 이루어 형성된다.

이러한 팬(140)은 내측단이 외측 방향으로 경사면(144)을 이루고 있는 날개편(143)이 팬몸체(141) 테두리보다 더 돌출된 상태이므로 이러한 날개편(143)에 의해 생성되는 바람의 대부분은 스테이터 코어(110)와 접촉되는 모터프레임(100)의 냉각홀(150)을 이루는 바람골과 입구(152)를 통과하게 되므로 스테이터 코어(110)의 직접 냉각 효과를 더욱 증대시키게 된다.

Claims

양 측면이 개구된 통체로 이루어진 모터프레임(100);

상기 모터프레임(100) 내에 설치되어 고정자를 이루는 스테이터 코어(110);

상기 모터프레임(100)의 양쪽 개구부를 막아주며, 중앙의 축공(121a)(121b)을 중심으로 사방에 통기공(122a)(122b)이 각각 구비된 좌,우측 커버(120a)(120b);

상기 스테이터 코어(110) 중앙에서 회전자와 일체로 회전되도록 상기 좌,우측 커버(120a)(120b)의 축공(121a)(121b)에 설치되며, 일단이 상기 우측 커버(120b)의 축공(120b)을 통해 돌출되는 모터축(130);

상기 좌측 커버(120a)와 상기 스테이터 코어(110) 사이 공간에 설치되며, 상기 좌측 커버(120a)의 통기공(122a)으로 흡입되는 공기로 생성한 바람을 상기 우측 커버(120b) 방향으로 보내는 팬(140);

상기 모터프레임(100)의 내주면에 일정 간격으로 반복 형성되며, 상기 팬(140)에서 생성된 바람을 상기 우측 커버(120b)의 통기공(122b) 쪽으로 안내하는 냉각홀(150);

로 구성되어 상기 스테이터 코어(110)의 표면을 직접 냉각할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 모터의 냉각 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 모터프레임(100)의 냉각홀(150)은

상기 스테이터 코어(110)와 일정 폭으로 반복 접촉되는 다수의 열전달부(151);

상기 열전달부(151) 사이의 입구(152)와 통하도록 상기 열전달부(151) 이면에 구비되는 바람골;로 형성하여

상기 스테이터 코어(110)의 표면 냉각 시 효율이 증대되게 한 것을 특징으로 하는 모터의 냉각 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각홀(150)은

상기 스테이터 코어(110)에 접촉되어 열을 전달하는 열전달부(151) 및 상기 열전달부(151)와 상기 열전달부(151) 사이의 입구(152)와 통하여 상기 열전달부(151) 이면에 구비되는 바람골을 지그 재그로 반복시켜서 "아자문양" 형태 또는 "오옴(Ω)문양" 형태로 형성하되,

바람이 닿는 상기 바람골 단면적을 상기 열전달부(151)의 단면적보다 더 크게 형성하여 상기 스테이터 코어(110)의 표면 직접 냉각 시 바람과 접촉되는 단면적 증대로 냉각 효율을 높이도록 한 것을 특징으로 하는 모터의 냉각 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 팬(140)은,

팬몸체(141)의 축공(142)을 중심으로 테두리에 다수의 날개편(143)을 방사형으로 형성하되

상기 날개편(143)의 외측단은 상기 팬몸체(141)의 테두리에서 일정 길이 돌출되게 하고, 내측단은 외측 방향으로 소정 각도의 경사면(144)을 이루도록 하여

상기 날개편(143)에 의해 생성되는 바람이 상기 스테이터 코어(110)와 접촉되는 상기 모터프레임(100)의 냉각홀(150)을 향하도록 한 것을 특징으로 하는 모터의 냉각 구조.