KR102446038B1 - 모터 장치 - Google Patents

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Abstract

모터 장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 모터 장치는: 회전자; 회전자를 둘러싸도록 설치되고, 회전자의 반경방향으로 복수의 티스가 형성되고, 티스 사이에 슬롯이 형성되는 고정자 코어; 및 슬롯에 설치되고, 내부에 냉각매체가 유동될 수 있도록 냉각 채널부가 형성되는 권선부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터 장치{MOTOR APPARATUS}
본 발명은 모터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 모터 장치에 관한 것이다.
일반적으로 모터 장치는 고정자와 회전자를 포함한다. 모터 장치는 고정자와 회전자의 설치 위치에 따라 이너 로터형과 아우터 로터형으로 구분된다. 이너 로터형 모터 장치는 고정자의 내부에 회전자가 회전 가능하게 설치된다. 아우터 로터형 모터 장치는 고정자의 둘레부에 회전자가 회전 가능하게 설치된다.
모터 장치가 구동됨에 따라 고정자에는 열이 발생된다. 고정자가 발열되면, 모터 장치의 출력 밀도가 저하될 수 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0128154호(2015. 11. 18 공개, 발명의 명칭: 모터의 고정자 어셈블리)에 개시되어 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 모터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 모터 장치는: 회전자; 상기 회전자를 둘러싸도록 설치되고, 상기 회전자의 반경방향으로 복수의 티스가 형성되고, 상기 티스 사이에 슬롯이 형성되는 고정자 코어; 및 상기 슬롯에 설치되고, 내부에 냉각매체가 유동될 수 있도록 냉각 채널부가 형성되는 권선부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각 채널부는 냉각매체가 유동되도록 상기 권선부의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 권선부는 상기 슬롯에 상기 권선부가 설치될 때에 상기 권선부 사이의 틈새를 감소시키도록 단면이 사각형 또는 원형으로 형성되는 평각선 또는 환각선일 수 있다.
상기 권선부는 상기 슬롯에 복수 개씩 압입될 수 있다.
상기 냉각 채널부의 내측면에는 상기 권선부와 냉각매체를 절연시키도록 절연파괴 방지층이 형성될 수 있다.
상기 권선부는 상기 슬롯에 복수 개씩 배치되고, 제1 냉각 채널부가 형성되는 제1 권선부; 및 상기 고정자 코어의 양측에 돌출되게 배치되고, 이웃한 상기 제1 권선부의 단부와 연결되고, 상기 제1 냉각 채널부와 연결되도록 제2 냉각 채널부가 형성되는 제2 권선부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 권선부에 냉각 채널부가 형성되므로, 냉각매체가 냉각 채널부를 따라 유동되면서 권선부를 냉각시킬 수 있다. 권선부가 냉각매체에 의해 직접 냉각되므로, 모터 장치의 출력 밀도가 증가될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉각매체가 냉각 채널부를 따라 유동되면서 권선부를 전체적으로 고르게 냉각하므로, 권선부에서 열부하가 집중되는 엔드 권선부와 권선부의 다른 부위 사이의 온도 편차가 감소될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉각 채널부에 절연파괴 방지층이 형성되므로, 권선부가 냉각매체에 의해 절연파괴 되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 고정자 코어와 권선부를 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 권선부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에 권선부를 전개하여 도시한 전개도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 모터 장치의 일 실시예를 설명한다. 모터 장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 고정자 코어와 권선부를 도시한 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 권선부를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에 권선부를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치는 회전자(110), 고정자 코어(121) 및 권선부(125)를 포함한다.
회전자(110)는 고정자 코어(121)의 내부에 회전 가능하게 설치된다. 회전자(110)는 중심부에 샤프트(미도시)가 설치되는 회전자 코어(111)와, 회전자 코어(111)에 원주방향을 따라 배치되는 마그네트(113)를 포함한다. 마그네트(113)로는 영구 자석이 적용된다.
고정자(120)는 고정자 코어(121)와 권선부(125)를 포함한다. 고정자 코어(121)는 회전자(110)를 둘러싸도록 설치된다. 고정자 코어(121)에는 회전자(110)의 반경방향으로 복수의 티스(122)가 형성되고, 티스(122) 사이에 슬롯(123)이 형성된다. 티스(122)와 슬롯(123)은 고정자 코어(121)의 원주방향을 따라 교번으로 배치된다.
권선부(125)는 슬롯(123)에 설치된다. 권선부(125)의 내부에는 냉각매체가 유동될 수 있도록 냉각 채널부(126)가 형성된다. 냉각매체로는 냉각수, 부동액, 절연유체 등 다양한 종류가 적용될 수 있다. 권선부(125)의 냉각 채널부(126)에 냉각매체가 유동되므로, 권선부(125)가 냉각매체에 의해 직접 냉각된다. 권선부(125)가 냉각매체에 의해 직접 냉각되므로, 모터 장치의 출력 밀도가 증가될 수 있다.
냉각 채널부(126)는 냉각매체가 유동되도록 권선부(125)의 길이방향을 따라 형성된다. 냉각 채널부(126)의 단면적은 권선부(125)의 두께, 모터 장치의 크기 및 용량 등을 고려하여 다양하게 설계될 수 있다.
냉각매체가 냉각 채널부(126)를 따라 유동되면서 권선부(125)를 냉각하므로, 모터 장치의 출력 밀도가 증가될 수 있다. 또한, 냉각매체가 냉각 채널부(126)를 따라 유동되면서 권선부(125)를 전체적으로 고르게 냉각하므로, 권선부(125)에서 열부하가 집중되는 엔드 권선부와 권선부(125)의 다른 부위와의 온도 편차가 감소된다. 따라서, 권선부(125)의 엔드 권선부가 과열되어 소결되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 냉각 채널부(126)의 단면적은 원형이나 타원형으로 형성될 수 있다. 냉각 채널부(126)의 단면적이 원형이나 타원형으로 형성되므로, 냉각 채널부(126)에서 냉각매체가 정체되는 구간인 데드존(dead zone)이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 권선부(125)의 냉각 효율을 증대시킬 수 있다.
권선부(125)는 단면이 사각형으로 형성되는 평각선(rectangular copper wire) 또는 단면이 원형으로 형성되는 환각선(ring shape copper wire)일 수 있다. 사각형에는 정사각형, 직사각형, 이등변 사각형, 사다리꼴, 평행사변형이 모두 포함된다. 원형에는 타원형도 포함된다. 권선부(125)의 단면이 사각형으로 형성되는 경우, 권선부(125) 사이의 틈새가 거의 제거된다. 따라서, 슬롯(123)에서 권선부(125)의 집적도가 증가됨에 따라 전류량이 증대될 수 있으므로, 모터 장치의 출력이 증대될 수 있다. 또한, 슬롯(123)에서 권선부(125)의 단면적이 증가되므로, 권선부(125)에서 전기 저항이 감소될 수 있다. 권선부(125)에서 전기 저항이 감소됨에 따라 권선부(125)의 발열량이 감소될 수 있다. 또한, 권선부(125)의 단면이 원형으로 형성되는 경우, 전류의 통로 면적이 증가될 수 있다. 따라서, 권선부(125)에서 전기 저항이 감소될 수 있다.
권선부(125)는 슬롯(123)에 복수 개씩 압입된다. 권선부(125)가 슬롯(123)에 복수 개씩 압입되므로, 권선부(125)가 용이하게 설치되고, 권선부(125)의 설치 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 권선부(125)의 단선이나 접속 불량을 방지할 수 있다.
냉각 채널부(126)의 내측면에는 권선부(125)와 냉각매체를 절연시키도록 절연파괴 방지층(127)이 형성된다. 냉각 채널부(126)에 절연파괴 방지층(127)이 형성되므로, 냉각매체로 절연성 유체뿐만 아니라 비절연성 유체도 사용될 수 있다. 또한, 권선부(125)가 냉각매체에 의해 절연파괴 되는 것을 방지할 수 있다.
권선부(125)는 제1 권선부(125a)와 제2 권선부(125b)를 포함한다. 제1 권선부(125a)는 슬롯(123)에 복수 개씩 배치된다. 제1 권선부(125a)의 내부에는 제1 냉각 채널부(126a)가 형성된다. 제2 권선부(125b)는 고정자 코어(121)의 양측에 돌출되게 배치되고, 이웃한 제1 권선부(125a)의 단부와 연결된다. 제2 권선부(125b)에는 제1 냉각 채널부(126a)와 연결되도록 제2 냉각 채널부(126b)가 형성된다. 복수의 제2 권선부(125b)가 고정자 코어(121)의 양측에 돌출되게 배치되어 엔드 권선부를 구성한다. 엔드 권선부는 고정자 코어(121)의 원주방향을 따라 배치되도록 환형으로 형성된다. 제1 권선부(125a)의 단부와 제2 권선부(125b)는 용접 등에 의해 연결될 수 있다. 복수의 제1 권선부(125a)가 슬롯(123)에 설치된 후 제2 권선부(125b)가 이웃한 제1 권선부(125a)의 단부를 연결하므로, 제1 권선부(125a)와 제2 권선부(125b)가 설치되는 시간을 단축시킬 수 있다.
하나의 제2 권선부(125b)에는 제2 냉각 채널부(126b)에 냉각매체가 유입되도록 매체 유입부(128)가 연결되고, 다른 하나의 제2 권선부(125b)에는 제2 냉각 채널부(126b)에서 냉각매체가 배출되도록 매체 배출부(129)가 연결된다. 매체 유입부(128)와 매체 배출부(129)가 고정자 코어(121)에서 노출되는 제2 권선부(125b)에 연결되므로, 고정자 코어(121), 제1 권선부(125a) 및 제2 권선부(125b)를 분해하지 않은 상태에서 매체 유입부(128)와 매체 배출부(129)에 매체공급장치를 용이하게 연결할 수 있다.
상기와 같이, 권선부(125)에 냉각 채널부(126)가 형성되므로, 냉각매체가 냉각 채널부(126)를 따라 유동되면서 권선부(125)를 냉각시킬 수 있다. 권선부(125)가 냉각매체에 의해 직접 냉각되므로, 모터 장치의 출력 밀도가 증가될 수 있다.
또한, 냉각매체가 냉각 채널부(126)를 따라 유동되면서 권선부(125)를 전체적으로 고르게 냉각하므로, 권선부(125)에서 열부하가 집중되는 엔드 권선부의 온도가 권선부(125)의 다른 부위의 온도와 편차가 감소될 수 있다.
또한, 냉각 채널부(126)에 절연파괴 방지층(127)이 형성되므로, 권선부(125)가 냉각매체에 의해 절연파괴 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110: 회전자 111: 회전자 코어
113: 마그네트 120: 고정자
121: 고정자 코어 122: 티스
123: 슬롯 125: 권선부
125a: 제1 권선부 125b: 제2 권선부
126: 냉각 채널부 126a: 제1 냉각 채널부
126b: 제2 냉각 채널부 127: 절연파괴 방지층
128: 매체 유입부 129: 매체 배출부

Claims (6)

  1. 회전자;
    상기 회전자를 둘러싸도록 설치되고, 상기 회전자의 반경방향으로 복수의 티스가 형성되고, 상기 티스 사이에 슬롯이 형성되는 고정자 코어; 및
    상기 슬롯에 설치되고, 내부에 냉각매체가 유동될 수 있도록 냉각 채널부가 형성되는 권선부를 포함하고,
    상기 권선부는,
    상기 슬롯에 복수 개씩 배치되고, 제1 냉각 채널부가 형성되는 제1 권선부;
    상기 고정자 코어의 양측에 돌출되게 배치되고, 이웃한 상기 제1 권선부의 단부와 연결되며, 상기 제1 냉각 채널부와 연결되는 제2 냉각 채널부가 형성되는 제2 권선부;
    하나의 상기 제2 권선부에 연결되고, 상기 제2 냉각 채널부로 냉각매체가 유입되는 유로를 이루는 매체 유입부; 및
    다른 하나의 상기 제2 권선부에 연결되고, 상기 제2 냉각 채널부에서 냉각매체가 배출되는 유로를 이루는 매체 배출부;를 포함하며,
    상기 제2 권선부는, 복수의 상기 제1 권선부가 상기 슬롯에 설치된 후, 상기 제1 권선부의 단부와 접합되어 이웃한 상기 제1 권선부를 연결하고,
    상기 매체 유입부와 상기 매체 배출부는, 상기 고정자 코어에서 노출되는 상기 제2 권선부에 일단부가 연결되고, 타단부가 매체공급장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각 채널부는 냉각매체가 유동되도록 상기 권선부의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 권선부는 상기 슬롯에 상기 권선부가 설치될 때에 상기 권선부 사이의 틈새를 감소시키도록 단면이 사각형 또는 원형으로 형성되는 평각선 또는 환각선인 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 권선부는 상기 슬롯에 복수 개씩 압입되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각 채널부의 내측면에는 상기 권선부와 냉각매체를 절연시키도록 절연파괴 방지층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
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