KR101815681B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 고정자와, 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전하는 회전자와, 상기 고정자 및 상기 회전자를 수용하는 하우징을 포함하는 모터에 있어서, 상기 고정자는, 고정자 심과, 상기 고정자 심에 설치되는 권선부 코일을 포함하고, 상기 권선부 코일과 접촉하는 적어도 하나의 냉각부재가 설치되고, 상기 냉각부재의 적어도 일부는 상기 하우징에 접촉하는 모터를 제공한다.

Description

모터{A motor}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

동력을 발생시키는 모터는, 구동 시 기전력, 와전류손 등 여러 가지 이유로 발열 현상이 발생된다.

모터에서 발생되는 열은 모터의 수명을 단축시키고, 성능에도 영향을 주므로, 모터의 냉각을 위한 여러 장치가 알려져 있다.

특히, 고정자에서는 다량의 열이 발생되므로, 고정자에서 발생된 열을 방출시켜 모터를 냉각시키는 여러 기술이 알려져 있는데, 공개특허공보 2010-0033857호에는 수냉의 방법으로 고정자를 냉각시키는 기술이 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 우수한 냉각 성능을 가지는 모터를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고정자와, 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전하는 회전자와, 상기 고정자 및 상기 회전자를 수용하는 하우징을 포함하는 모터에 있어서, 상기 고정자는, 고정자 심과, 상기 고정자 심에 설치되는 권선부 코일을 포함하고, 상기 권선부 코일과 접촉하는 적어도 하나의 냉각부재가 설치되고, 상기 냉각부재의 적어도 일부는 상기 하우징에 접촉하는 모터를 제공한다.

여기서, 상기 냉각부재에는, 상기 권선부 코일의 형상에 대응되도록 코일홈이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 고정자 심의 안쪽면에는 고정홈이 형성되고, 상기 냉각부재에는 상기 고정홈에 끼워지는 고정돌기가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 우수한 냉각 성능을 가지는 모터를 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 모터의 개략적인 모습을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 고정자에 냉각부재가 설치된 모습을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 냉각부재가 설치된 고정자의 단면의 일부를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 고정자에 냉각부재가 설치되기 전의 모습을 도시한 개략적인 일부 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 냉각부재의 모습을 도시한 개략적인 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 모터의 개략적인 모습을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 고정자에 냉각부재가 설치된 모습을 도시한 개략적인 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 냉각부재가 설치된 고정자의 단면의 일부를 도시한 개략적인 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 고정자에 냉각부재가 설치되기 전의 모습을 도시한 개략적인 일부 사시도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 냉각부재의 모습을 도시한 개략적인 사시도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터(100)는, 고정자(110), 회전자(120), 하우징(130), 냉각부재(140)를 포함한다.

고정자(110)는 고정자 심(111)과, 고정자 심(111)에 감겨 있는 권선부 코일(112)을 포함하는데, 고정자(110)에 전기가 공급되면 회전자(120)와 상호작용을 하여 회전자(120)를 회전시키는 회전력을 발생시킨다.

본 실시예에 따른 고정자 심(111)의 소재는 철과 같은 강자성체가 사용되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 고정자 심(111)은 단일의 부재로 이루어지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 고정자 심은 복수개의 강판이 적층된 형상으로 이루어 질 수 있으며, 그 경우 와전류(Eddy current)가 감소되는 장점을 가진다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고정자 심(111)은, 원형의 요크(111a)와, 요크(111a)로부터 원형의 중심방향으로 돌출된 복수개의 치(111b)와, 치(111b)의 단부로부터 연장된 한 쌍의 슈(111c)를 포함하는데, 요크(111a), 치(111b) 및 슈(111c)는 금형을 이용하여 동시에 형성될 수 있다.

요크(111a)는 원형의 고리 형상을 가지고 있으며, 그 내주면에는 냉각부재(140)를 고정하는 고정홈(111a_1)이 형성되어 있다.

권선부 코일(112)은 고정자 심(111)의 치(111b)에 복수회 권취되어 설치되는데, 모터 기술 분야에서 고정자의 권선부에 통상적으로 사용되는 코일 소재로 이루어진다.

한편, 회전자(120)는 영구 자석부(121), 슬리브부(122), 회전축(123)을 구비하고 있다.

영구 자석부(121)에는 영구 자석이 배치되며, 슬리브부(122)는 영구 자석부(121)의 외곽에 배치되어 영구 자석부(121)를 보호하고 고정하는 기능을 수행한다.

회전축(123)은 회전자(120)의 회동 중심이 되는 곳으로서, 베어링(135)을 개재하여 하우징(130)에 설치된다.

이상에서 설명한 회전자(120)의 구성 이외에도 회전자(120)는 기타 다른 구성을 가질 수 있는데, 그러한 기타 다른 구성은, 여러 종류의 모터에 사용되는 공지의 로터(rotor)의 구성이 그대로 적용될 수 있으므로, 여기서 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 하우징(130)은 고정자(110) 및 회전자(120)를 수용하는데, 하우징(130)의 내부에는 회전자(120)가 설치되는 회전자 설치 공간(S)이 존재한다.

하우징(130)은, 프레임부(131), 고정자 설치부(132), 제1 덮개부(133), 제2 덮개부(134)를 구비한다.

프레임부(131)는 중공 원통의 형상을 가지고 있으며, 하우징(130)의 측면을 이룬다.

고정자 설치부(132)는 프레임부(131)에 형성되어, 고정자(110)를 지지하는 기능을 수행한다.

고정자 설치부(132)에는 고정자(110)의 고정자 심(111)이 고정 설치된다.

제1 덮개부(133)는 원형판의 형상을 가지고 있으며, 회전자 설치 공간(S)의 일측을 덮도록 프레임부(131)에 고정 설치된다. 제2 덮개부(134)도 원형판의 형상을 가지고 있으며, 회전자 설치 공간(S)의 타측을 덮도록 프레임부(131)에 고정 설치된다.

본 실시예에 따르면, 제1 덮개부(133) 및 제2 덮개부(134)를 프레임부(131)와 별개로 제작한 후, 제1 덮개부(133) 및 제2 덮개부(134)가 프레임부(131)에 설치되는 구성을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 제1 덮개부(133) 및 제2 덮개부(134)를 별개로 제작하지 않고, 프레임부(131)와 일체로 함께 형성할 수도 있다.

제1 덮개부(133) 및 제2 덮개부(134)에는 베어링(135)이 설치되어, 회전축(123)을 지지하게 된다.

또한, 제1 덮개부(133) 및 제2 덮개부(134)의 외표면에는 방열핀(136)이 형성되어, 제1 덮개부(133) 및 제2 덮개부(134)로 전달된 열을 효과적으로 방열한다.

한편, 복수개의 냉각부재(140)가 요크(111a)의 내주면에 설치되는데, 냉각부재(140)는 치(111b) 사이에 위치하도록 설치된다.

냉각부재(140)는, 권선부 코일(112)에 접촉되도록 배치되어 권선부 코일(112)에서 발생하는 열을 전달받아, 하우징(130)의 제1 덮개부(133) 및 제2 덮개부(134)로 다시 전달한다.

냉각부재(140)는 전체적으로 기둥의 형상을 가지고 있으며, 전기 절연성의 소재로 형성되되 열전도율이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

냉각부재(140)의 소재로는, 여러 종류의 합성수지, 천연수지 등이 사용될 수 있다. 여기서, 사용되는 합성수지의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 예를 들어, 열 전도성의 합성 고무, 폴리 프로필렌 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 여러 가지 수지가 복합된 복합 수지 등이 사용될 수 있다.

냉각부재(140)의 부분 중 요크(111a)의 안쪽면과 마주보는 부분에는 고정돌기(141)가 형성되어 있다. 고정돌기(141)는 냉각부재(140)의 길이 방향을 따라 형성되며, 요크(111a)의 안쪽면에 형성된 고정홈(111a_1)에 끼워져 설치되게 된다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각부재(140)의 부분 중 권선부 코일(112)에 접촉하는 부분에는 복수개의 코일홈(142)이 형성되어 있는데, 코일홈(142)은 권선부 코일(112)의 권취 형상에 대응하도록 형성되어 있다. 즉, 코일홈(142)의 크기는 권선부 코일(112)을 이루고 있는 코일선의 직경 및 크기에 따라 적절히 형성된다. 그러한 코일홈(142)의 구성은 냉각부재(140)와 권선부 코일(112)의 상호 접촉 면적을 최대화하여 열전도율을 높인다.

냉각부재(140)의 일단부(140a)는 제1 덮개부(133)의 안쪽면에 접촉하도록 배치되고, 냉각부재(140)의 타단부(140b)는 제2 덮개부(134)의 안쪽면에 접촉하도록 배치된다. 이를 위해 냉각부재(140)의 전체 길이(L1)(도 5 참조)는 고정자 심(111)의 두께(H1)(도 2 참조) 보다 더 길게 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 냉각부재(140)의 일단부(140a)는 제1 덮개부(133)에 접촉하고, 타단부(140b)는 제2 덮개부(134)에 접촉하도록 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 냉각부재(140)의 일단부(140a) 및 타단부(140b)의 어느 하나만이 하우징(130), 즉, 제1 덮개부(133) 또는 제2 덮개부(134)에 접촉할 수도 있다.

제조자가 냉각부재(140)를 고정자(110)에 설치하는 과정은 다음과 같다.

즉, 제조자는, 권선부 코일(112)이 설치된 고정자 심(111)을 준비하고, 냉각부재(140)를 따로 제조하여 준비한 후에, 냉각부재(140)의 고정돌기(141)를 고정홈(111a_1)에 끼우는 방식으로 냉각부재(140)를 고정자(110)에 설치한다. 이 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각부재(140)에 미리 형성된 코일홈(142)이 권선부 코일(112)의 형상에 맞도록 설치한다.

본 실시예에 따르면, 제조자는, 권선부 코일(112)이 설치된 고정자 심(111)을 준비하고, 냉각부재(140)를 따로 제조하여 준비한 후에, 냉각부재(140)의 고정돌기(141)를 고정홈(111a_1)에 끼우는 방식으로 냉각부재(140)를 고정자(110)에 설치하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 냉각부재(140)에 고정돌기(141)를 형성하지 않고, 고정자 심(111)에 고정홈(111a_1)를 형성하지 않은 상태에서, 접착제를 이용하여 냉각부재(140)를 고정자(110)에 고정 설치할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 제조자가 우선 권선부 코일(112)이 설치된 고정자 심(111)을 준비한다. 이어, 고정자 심(111) 자체를 냉각부재(140) 형성을 위한 사출 성형틀에 배치한 후 유동성의 냉각부재(140) 소재를 사출 성형틀에 공급하고 사출 성형하여, 냉각부재(140)와 고정자 심(111)을 일체화하여 형성할 수도 있다.

이하, 본 실시예에 따른 모터(100)가 작동하는 과정을 살펴본다.

모터(100)에 전기가 공급되면, 제어부(미도시)의 지시를 받아, 고정자(110)와 회전자(120)의 전자기적 상호작용으로 회전자(120)가 회전하기 시작하며, 모터(100)가 발열하기 시작한다.

이 때, 고정자(110)의 권선부 코일(112)에서도 열이 발생하는데, 권선부 코일(112)에서 발생된 열은 그에 접촉하는 냉각부재(140)로 전달된다.

냉각부재(140)로 전달된 열은, 냉각부재(140)의 일단부(140a)에 접촉된 제1 덮개부(133)와, 냉각부재(140)의 타단부(140b)에 접촉된 제2 덮개부(134)로 전달된다.

제1 덮개부(133)와 제2 덮개부(134)로 전달된 열은, 제1 덮개부(133)와 제2 덮개부(134)의 외표면 및 방열핀(136)으로 전달되고, 이어, 대류 열전달에 의해 그에 접촉하는 외기로 열이 효과적으로 방출된다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 모터(100)에 의하면, 권선부 코일(112)에서 발생된 열은 냉각부재(140)를 통해 하우징(130)으로 전달됨으로써, 우수한 냉각 성능을 발휘할 수 있다. 그렇게 되면 모터(100)의 수명과 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 모터(100)의 냉각부재(140)에는 권선부 코일(112)의 형상에 대응되도록 형성된 코일홈(142)이 형성되어 있으므로, 냉각부재(140)와 권선부 코일(112)의 접촉면적을 극대화시켜, 우수한 냉각 성능을 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 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.

본 발명은 모터의 제조 및 모터 냉각에 사용될 수 있다.

100: 모터 110: 고정자
120: 회전자 130: 하우징
140: 냉각부재

Claims (3)

1. 고정자와, 회전축을 중심으로 회전하는 회전자와, 상기 고정자 및 상기 회전자를 수용하는 하우징을 포함하는 모터에 있어서,
   상기 고정자는, 고정자 심과, 상기 고정자 심에 설치되는 권선부 코일을 포함하고,
   상기 고정자 심은, 요크와, 상기 요크로부터 중심 방향으로 돌출된 복수개의 치들을 포함하고,
   일부가 상기 치들 사이에 위치하도록 상기 요크의 내주면에 설치되는 적어도 하나의 냉각부재를 포함하고,
   상기 냉각부재는 기둥의 형상을 가지고, 상기 회전축의 축의 방향을 기준으로 할 때 상기 냉각부재의 길이는 상기 고정자 심의 두께보다 더 길게 형성되고,
   상기 냉각부재는 상기 권선부 코일과 접촉하고, 상기 회전축의 축의 방향을 기준으로 할 때 상기 냉각부재의 일단부 및 타단부 중 적어도 하나는 상기 하우징에 접촉하여, 상기 냉각부재는 상기 권선부 코일에서 발생하는 열을 전달받아 상기 하우징으로 전달하는 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각부재에는, 상기 권선부 코일의 형상에 대응되도록 코일홈이 형성된 모터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   프레임부;
   상기 프레임부에 형성된 고정자 설치부;
   상기 프레임부에 고정 설치되며 상기 회전자의 설치 공간의 일측을 덮는 제1 덮개부; 및
   상기 프레임부에 고정 설치되며 상기 회전자의 설치 공간의 타측을 덮는 제2 덮개부를 포함하고,
   상기 냉각부재는 상기 제1 덮개부의 안쪽면 및 상기 제2 덮개부의 안쪽면 중 적어도 하나에 접촉하는 모터.

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