WO2020197270A1 - 양방향 모터의 냉각 구조 - Google Patents

양방향 모터의 냉각 구조 Download PDF

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WO2020197270A1
WO2020197270A1 PCT/KR2020/004079 KR2020004079W WO2020197270A1 WO 2020197270 A1 WO2020197270 A1 WO 2020197270A1 KR 2020004079 W KR2020004079 W KR 2020004079W WO 2020197270 A1 WO2020197270 A1 WO 2020197270A1
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motor
stator core
motor frame
holes
heat transfer
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김형철
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김형철
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Definitions

  • the present invention relates to a cooling structure of a two-way motor, and in more detail, when the motor is driven, heat generated from the stator core inside the motor and transferred to the motor frame is efficiently used by the wind that escapes from the motor frame to the left and right, respectively.
  • the present invention relates to a cooling structure of a bidirectional motor that can be cooled more quickly so that even if the motor is driven for a long time without being overheated.
  • a motor is a mechanical device that converts electrical energy into mechanical rotational kinetic energy. It is installed inside the motor frame and the motor frame, and the stator core is wound around the core forming the stator, and the rotor and rotor are installed in the center of the stator core. It is composed of a motor shaft that is installed and rotated integrally, and when a current passes through the coil wound around the stator core, the rotor is synchronized by the force of the magnetic field and the motor shaft rotates integrally.
  • the motor is classified into a type in which the motor shaft protrudes outward in one direction of the motor frame, and a type in which the motor shaft protrudes outward in both directions of the motor frame.
  • a plurality of heat dissipation fins are formed on several outer surfaces of the motor frame, spaced at regular intervals. It allowed the motor to cool down.
  • the heat dissipation method in the air through a plurality of radiating fins provided on the outer surface of the motor frame does not cool the high-temperature heat applied to the motor frame and the stator core more quickly, so simply fixing the position of the stator core as in the prior art
  • the problem of deteriorating the motor function due to overheating of the motor is not improved.
  • the present invention has been developed to improve the problems of the prior art or the prior art as described above, and an object of the present invention is composed of a bidirectional motor, but the heat generated from the stator core and transferred to the motor frame is It is to provide a cooling structure of a two-way motor that can be cooled more quickly by efficiently using each exiting wind.
  • An object of the present invention is a motor frame provided with a ring-type separation wall for separating the inside of the cylinder at the center of the inner surface of the cylinder with both sides open, and having a plurality of left and right air suction holes around the cylinder around the separation wall;
  • a stator core installed in the motor frame to form a stator;
  • Left and right covers that block both openings of the motor frame and have ventilation holes in all directions;
  • Both fans installed on both left and right sides of the motor shaft to draw heat generated in the motor frame to the outside;
  • Left and right cooling holes formed on the inner circumferential surface of the motor frame and guiding air flowing into the left and right air suction holes around the separation wall in both directions; It can be achieved by configuring.
  • the left and right cooling holes include a plurality of heat transfer units in contact with the stator core with a predetermined width; It can be achieved by forming a wind valley provided on the rear surface of the heat transfer part so as to communicate with the hot air inlet between the heat transfer parts, and forming a cross-sectional area to which the wind of the wind valley reaches larger than the cross-sectional area of the heat transfer part.
  • the cross-sectional area of the windpipe in the left and right cooling holes in contact with the wind makes up a larger area than the heat transfer part, so it cools both sides of the stator core by increasing the contact area of the wind passing through both windpipes. It has the effect of cooling efficiently.
  • FIG. 1 is a front view showing the appearance of a bidirectional motor according to the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a bidirectional motor structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a structure of a bidirectional motor according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a side view showing the motor frame structure of the present invention.
  • FIG. 5 is a state diagram of the stator core is installed in the motor frame of the present invention.
  • FIG. 6 is a view of the left and right covers assembled on both sides of the motor frame of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view showing an external form of a bidirectional motor according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a bidirectional motor structure according to an embodiment of the present invention.
  • the motor frame 100 and the stator core 110 and the left and right covers 120a and 120b and the motor shaft 130, both fans 140a and 140b and left and right cooling It is composed of holes 150a and 150b.
  • the motor frame 100 is made of a cylindrical body with an open side, and a ring-type separation wall 101 is installed in the center of the inner surface of the cylinder body to separate the inside of the cylinder body into left and right directions.
  • a plurality of left and right air suction holes 102a and 102b are provided around the separation wall 101.
  • the stator core 110 is installed inside the ring-type separation wall 101 in the motor frame 100 to form a stator.
  • the left and right covers 120a and 120b block both openings of the motor frame 100, and ventilation holes 122a and 122b are provided in all directions around the central shaft holes 121a and 121b, respectively. have.
  • the motor shaft 130 is rotated integrally with the rotor at the center of the stator core 110. And it is installed to protrude in both directions of the motor frame 100 through shaft holes 121a and 121b of the left and right covers 120a and 120b.
  • the both fans 140a and 140b are installed on both motor shafts 130 protruding in both directions, and heat generated from the left and right divided by the separation wall 101 in the motor frame 100 is transferred to both external directions. Each withdrawal.
  • the left and right cooling holes 150a and 150b are formed on both inner circumferential surfaces of the motor frame 100 with the separation wall 101 as the center, and allow air flowing into the left and right air suction holes 102a and 102b in both directions. It guides you.
  • both fans 140a and 140b installed at both ends of the motor shaft 130 rotate, and then formed around the separation wall 101 of the motor frame 100.
  • the air introduced through the left air intake hole 102a has an air flow through which the wind exits through the left cooling hole 150a to the vent hole 122a of the left cover 120a.
  • the air introduced through the right air intake hole 102b has an air flow through which the wind exits through the right cooling hole 150b to the vent hole 122b of the right cover 120b.
  • the left and right cooling holes 150a and 150b of the inner circumferential surface of the motor frame 100 include a plurality of heat transfer units 151 in contact with the stator core 110 with a predetermined width; It is characterized in that it is formed of a wind valley provided on the rear surface of the heat transfer unit 151 so as to communicate with the inlet 152 between the heat transfer units 151, and the left and right cooling holes are in the form of a "aja pattern" as shown in the drawing. Although it is preferable to form, it may be formed in an ohm ( ⁇ ) shape.
  • stator core 110 When high heat is generated by motor operation, the stator core 110 is in a state of transferring heat to the heat transfer part 151 of the left and right cooling holes 150a and 150b, and the left and right air suction holes 102a and 102b.
  • the surface of the stator core 110 When the incoming wind is guided in both directions through the wind valley, the surface of the stator core 110 is directly cooled in both directions while the cooling effect of the wind is exerted to the heat transfer unit 151 and the inlet 152.
  • the wind bone is provided at the rear of the heat transfer unit 151 in a state having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the heat transfer unit 151, the surface of the stator core 110 by the wind contact area and the inlet 152 Because it is a direct cooling method, cooling efficiency can be significantly increased.
  • the present invention can change the installation positions of both fans 140a and 140b as shown in FIGS. 2 and 3.
  • both fans 140a and 140b are provided inside the motor frame 100 As shown in FIG. 3, it is installed on the motor shaft 130 protruding outward on both sides of the motor frame 100 so that both fans 140a and 140b are provided outside the motor frame 100. It's okay to install one, and it can be changed as needed.

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Abstract

본 발명은 양방향 모터의 냉각 구조에 관한 것으로서, 양 측면이 개구된 통체 내부를 좌,우로 분리시키는 분리벽(101)을 중심으로 좌,우측 공기흡입공(102a)(102b)이 빙둘러 다수 구비된 모터프레임(100); 모터프레임(100) 내에 설치되어 고정자를 이루는 스테이터 코어(110); 모터프레임(100)의 양쪽 개구부를 막아주며, 중앙의 축공(121a)(121b)을 중심으로 사방에 통기공(122a)(122b)이 각각 구비된 좌,우측 커버(120a)(120b); 스테이터 코어(110) 중앙에서 회전자와 일체로 회전되도록 좌,우측 커버(120a)(120b)의 축공(121a)(121b)을 통해 양방향으로 돌출되는 모터축(130); 모터축(130)의 좌,우 양쪽에 설치되어 모터프레임(100) 내의 분리벽(101)으로 구분된 좌방 및 우방에서 발생되는 열을 양쪽 외부로 각각 인출시키는 양쪽 팬(140a)(140b); 모터프레임(100)의 내주면에 형성되되 분리벽(101)을 중심으로 좌,우측 공기흡입공(102a)(102b)으로 유입되는 공기를 양방향으로 안내하는 좌,우측 냉각홀(150a)(150b); 로 구성되며, 스테이터 코어(110)의 표면을 직접 냉각하고, 냉각 효율이 증대되게 한 것이다.

Description

양방향 모터의 냉각 구조
본 발명은 양방향 모터의 냉각 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 모터구동 시 모터 내부의 스테이터 코어에서 발생하여 모터프레임으로 전달되는 열을 모터프레임 내부에서 좌측과 우측으로 각각 빠져나가는 바람을 효율적으로 이용하여 보다 신속하게 냉각시킬 수 있도록 함으로서 모터를 장시간 구동하더라도 과열됨이 없이 계속 사용할 수 있는 양방향 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 모터축이 모터프레임의 일방향 외부로 돌출되어 있는 타입과, 모터축이 모터프레임의 양방향 외부로 돌출되어 구비된 타입으로 구분된다.
상기 모터는 회전자와 모터축이 장시간 고속 회전 운동을 하게 되면 모터프레임 내부에는 고온의 열이 발생하게 된다. 이 고온의 열은 스테이터 코어에서 모터프레임으로 전달되며, 스테이터 코어와 모터프레임에 전달된 고온의 열을 신속하게 식혀주지 않으면 모터의 과열 현상이 발생된다.
이러한 모터의 과열 현상으로 인한 문제점 개선을 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.
그리고, 모터의 과열 현상이 발생되면 회전자가 고속 회전될 때 스테이터 코어와의 회전 마찰력이 점차 높아지면서 스테이터 코어의 위치가 변하게 되어 고장의 원인이 되고 있으므로 상기 선행기술은 스테이터 코어가 모터프레임에 대해 회전하지 않도록 고정시킴을 특징으로 하는 것이다.
그러나 모터프레임 외면에 구비한 다수의 방열핀을 통한 대기 중의 방열 방식으로는 모터프레임 및 스테이터 코어에 가해진 고온의 열을 보다 신속하게 식혀주지 못하므로 상기 선행기술처럼 스테이터 코어의 위치를 고정시키는 것만으로는 장시간 모터 가동 시 모터의 과열로 인해 모터 기능이 저하되는 문제점은 개선시키지 못하는 폐단이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술이나 선행기술의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 양방향 모터로 구성하되 스테이터 코어에서 발생하여 모터프레임으로 전달되는 열을 모터프레임의 내부 좌측과 우측으로 각각 빠져나가는 바람을 효율적으로 이용하여 보다 신속하게 냉각시킬 수 있는 양방향 모터의 냉각 구조를 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 양 측면이 개구된 통체 내면 중앙에는 통체 내부를 분리시키는 링 타입 분리벽이 설치되고, 분리벽을 중심으로 통체 양쪽으로 좌,우측 공기흡입공이 빙둘러 다수 구비된 모터프레임; 모터프레임 내에 설치되어 고정자를 이루는 스테이터 코어; 모터프레임의 양쪽 개구부를 막아주며, 사방에 통기공이 구비된 좌,우측 커버; 스테이터 코어 중앙에서 회전자와 일체로 회전되도록 좌,우측 커버의 양방향으로 돌출되는 모터축; 모터축의 좌,우 양쪽에 설치되어 모터프레임 내에서 발생되는 열을 양쪽 외부로 인출시키는 양쪽 팬; 모터프레임의 내주면에 형성되며 분리벽을 중심으로 좌,우측 공기흡입공으로 유입되는 공기를 양방향으로 안내하는 좌,우측 냉각홀; 로 구성함으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 좌,우측 냉각홀은 스테이터 코어와 일정 폭으로 접촉되는 다수의 열전달부와; 열전달부 사이의 열기입구와 통하도록 열전달부 이면에 구비되는 바람골;로 형성하고, 바람골의 바람이 닿는 단면적을 열전달부의 단면적보다 더 크게 형성함으로서 달성될 수 있다.
이와 같은 본 발명은 양방향 모터의 모터프레임 내주면에 형성된 분리벽을 중심으로 구비된 좌,우측 냉각홀을 통해 좌,우측 공기흡입공에서 유입되는 바람이 냉각홀의 열전달부 및 스테이터 코어를 직접 냉각시켜 주므로 냉각이 보다 효율적으로 행하여 지는 효과가 있다.
특히 스테이터 코어의 표면 직접 냉각 시 바람과 접촉되는 좌,우 냉각홀의 바람골 단면적이 열전달부보다 큰 면적을 이루고 있어서 양쪽 바람골을 지나가는 바람의 접촉면적 증대로 스테이터 코어의 양쪽을 냉각시켜 주므로 보다 신속하게 효율적으로 냉각되는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명이 실시된 양방향 모터의 외관 형태를 보인 정면도.
도 2 는 본 발명이 실시된 양방향 모터 구조를 일 실시예로 보인 횡단면도.
도 3 은 본 발명이 실시된 양방향 모터 구조를 다른 실시예로 보인 횡단면도.
도 4 는 본 발명의 모터프레임 구조를 보인 측면도.
도 5 는 본 발명의 모터프레임에 스테이터 코어가 설치된 상태도.
도 6 은 본 발명의 모터프레임 양쪽에 조립되는 좌,우측 커버의 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 양방향 모터의 외관 형태를 보인 정면도이고, 도 2 는 본 발명이 실시된 양방향 모터 구조를 일 실시예로 보인 횡단면도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명은 모터프레임(100)과 스테이터 코어(110) 및 좌,우측 커버(120a)(120b)와 모터축(130), 양쪽 팬(140a)(140b) 및 좌,우측 냉각홀(150a)(150b)로 구성된다.
상기 모터프레임(100)은 측면이 개구된 통체로 이루어지며, 통체 내면 중앙에는 통체 내부를 좌방과 우방으로 분리시켜 주는 링 타입의 분리벽(101)이 설치된다. 그리고 분리벽(101)을 중심으로 좌,우측 공기흡입공(102a)(102b)이 빙둘러 다수 구비된다.
상기 스테이터 코어(110)는 모터프레임(100) 내에서 상기 링 타입의 분리벽(101) 내부에 설치되어 고정 자를 이룬다.
상기 좌,우측 커버(120a)(120b)는 모터프레임(100)의 양쪽 개구부를 막아주며, 중앙의 축공(121a)(121b)을 중심으로 사방에 통기공(122a)(122b)이 각각 구비되어 있다.
상기 모터축(130)은 스테이터 코어(110) 중앙에서 회전자와 일체로 회전된다. 그리고 좌,우측 커버(120a)(120b)의 축공(121a)(121b)을 통해 모터프레임(100)의 양방향으로 돌출되도록 설치된다.
상기 양쪽 팬(140a)(140b)은 양방향으로 돌출된 양쪽 모터축(130)에 설치되며, 모터프레임(100) 내의 분리벽(101)으로 구분된 좌방 및 우방에서 발생되는 열을 양쪽 외부방향으로 각각 인출시켜 준다.
상기 좌,우측 냉각홀(150a)(150b)은 분리벽(101)을 중심으로 모터프레임(100)의 양쪽 내주면에 형성되며 좌,우측 공기흡입공(102a)(102b)으로 유입되는 공기를 양방향으로 안내하여 준다.
이러한 본 발명은 양방향 모터축(130)이 회전하면 모터축(130)의 양단에 설치된 양쪽 팬(140a)(140b)이 회전되고, 그러면 모터프레임(100)의 분리벽(101)을 중심으로 형성된 좌측 공기흡입공(102a)을 통해 유입된 공기는 좌측 냉각홀(150a)을 통해 좌측 커버(120a)의 통기공(122a)으로 바람이 빠져나가는 공기 흐름을 갖게 된다.
그리고 우측 공기흡입공(102b)을 통해 유입된 공기는 우측 냉각홀(150b)을 통해 우측 커버(120b)의 통기공(122b)으로 바람이 빠져나가는 공기 흐름을 갖게 된다.
도 4 는 본 발명의 모터프레임(100) 구조를 보인 측면도이다. 이에 도시된 바와 같은 본 발명에서 모터프레임(100) 내주면의 좌,우측 냉각홀(150a)(150b)은 스테이터 코어(110)와 일정 폭으로 접촉되는 다수의 열전달부(151)와; 열전달부(151) 사이의 입구(152)와 통하도록 열전달부(151) 이면에 구비되는 바람골;로 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 좌,우측 냉각홀은 도면에서와 같이 "아자문양" 형태로 형성하는 것이 바람직하지만, 오옴(Ω) 형태로 형성할 수도 있다.
모터 가동으로 고열이 발생되면 스테이터 코어(110)는 좌,우측 냉각홀(150a)(150b)의 열전달부(151)에 열을 전달하는 상태이며 좌,우측 공기흡입공(102a)(102b)으로 유입되는 바람이 상기 바람골을 통해 양방향으로 안내될 때 열전달부(151) 및 입구(152)로 바람의 냉각 효과가 미치면서 스테이터 코어(110)의 표면을 양방향으로 직접 냉각하게 되는 것이다.
그리고, 바람골은 열전달부(151)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 상태로 열전달부(151) 후방에 구비되어 있으므로 바람 닿는 면적이 큰 바람골 및 입구(152)에 의해 스테이터 코어(110)의 표면을 직접 냉각하는 방식이므로 냉각 효율을 상당히 증대시킬 수 있다.
그리고 모터축(130)의 양방향에 양쪽 팬(140a)(140b)을 설치할 때 본 발명은 도 2 및 도 3 에서와 같이 양쪽 팬(140a)(140b)의 설치 위치를 달리할 수 있다.
즉, 도 2 와 같이 스테이터 코어(110)와 좌,우측 커버(120a)(120b) 사이에 구비한 소정의 공간부에 설치하여 양쪽 팬(140a)(140b)이 모터프레임(100) 내부에 구비되게 한 것과, 도 3 과 같이 모터프레임(100)의 양쪽 외부로 돌출된 모터축(130) 부위에 설치하여 양쪽 팬(140a)(140b)이 모터프레임(100) 외부에 구비되게 한 것 중 어느 하나로 설치하여도 무방한 것으로서, 필요에 따라 변경 가능하다.

Claims (4)

  1. 양 측면이 개구된 통체 내부를 좌,우로 분리시키는 링 타입의 분리벽(101)을 중심으로 좌,우측 공기흡입공(102a)(102b)이 빙둘러 다수 구비된 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)을 통해 양방향으로 돌출되는 모터축(130);
    상기 모터축(130)의 좌,우 양쪽에 설치되어 상기 모터프레임(100) 내의 분리벽(101)으로 구분된 좌방 및 우방에서 발생되는 열을 양쪽 외부로 각각 인출시키는 양쪽 팬(140a)(140b);
    상기 모터프레임(100)의 내주면에 형성되되 상기 분리벽(101)을 중심으로 상기 좌,우측 공기흡입공(102a)(102b)으로 유입되는 공기를 양방향으로 안내하는 좌,우측 냉각홀(150a)(150b);
    로 구성되어 상기 스테이터 코어(110)의 표면을 직접 냉각할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 양방향 모터의 냉각 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터프레임(100)의 좌,우측 냉각홀(150a)(150b)은
    상기 스테이터 코어(110)와 일정 폭으로 접촉되는 다수의 열전달부(151)와;
    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 양방향 모터의 냉각 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌,우측 냉각홀(150a)(150b)은
    상기 스테이터 코어(110)에 접촉되어 열을 전달하는 열전달부(151) 및 상기 열전달부(151) 사이의 입구(152)와 통하도록 상기 열전달부(151) 이면에 구비되는 바람골을 지그재그로 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 양방향 모터의 냉각 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 양쪽 팬(140a)(140b)은,
    상기 스테이터 코어(110)와 좌,우측 커버(120a)(120b) 사이에 구비한 소정의 공간부에 설치하여 상기 양쪽 팬(140a)(140b)이 상기 모터프레임(100) 내부에 구비되게 한 것과,
    상기 모터프레임(100)의 양쪽 외부로 돌출된 상기 모터축(130) 부위에 설치하여 상기 양쪽 팬(140a)(140b)이 상기 모터프레임(100) 외부에 구비되게 한 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양방향 모터의 냉각 구조.
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