KR20140097676A

KR20140097676A - 모터 냉각 장치

Info

Publication number: KR20140097676A
Application number: KR1020130009454A
Authority: KR
Inventors: 주기환
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-08-07

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 고정자와, 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전하는 회전자와, 상기 고정자가 설치되는 하우징을 포함하는 모터의 냉각 장치에 있어서, 상기 하우징에 설치되며, 냉각 액체를 이용하여 냉각 작용을 수행하는 액체 냉각 장치;와, 상기 회전자에 설치되어 상기 회전자와 함께 회전하는 팬;을 포함하는 모터 냉각 장치를 제공한다.

Description

모터 냉각 장치{A device for cooling a motor}

본 발명은 모터의 냉각 장치에 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.

공개특허공보 2012-0116079호에는 전기자동차의 모터 하우징의 냉각유가 외부로 유출되지 않도록 가공된 냉각 관련 기술이 개시되어 있다.

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

여기서, 상기 액체 냉각 장치는, 상기 냉각 액체가 흐르는 유로부;와, 상기 냉각 액체가 상기 유로부로 유입되는 유입부;와 상기 유로부로부터 상기 냉각 액체가 배출되는 배출부;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하우징은, 상기 하우징 내의 공간 중 상기 회전자가 설치되는 공간으로 외부의 공기를 유입하는 공기 유입부;와, 상기 회전자가 설치되는 공간으로부터 공기를 배출하는 공기 배출부;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하우징은 덮개부를 더 포함하고, 상기 덮개부에는 상기 공기 유입부 및 상기 공기 배출부 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 모터의 개략적인 모습을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 회전자에 팬이 설치된 모습을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 팬을 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 회전자에 팬이 설치된 모습을 도시한 개략적인 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 팬을 도시한 개략적인 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터(100)는, 고정자(110), 회전자(120), 하우징(130), 모터 냉각 장치(140)를 포함한다.

고정자(110)는 자성체로 된 코어부(미도시) 및 상기 코어부에 감겨 있는 권선부(미도시)를 포함하는데, 고정자(110)에 전기가 공급되면 회전자(120)와 상호작용을 하여 회전자(120)를 회전시키는 회전력을 발생시킨다.

이상에서 설명한 고정자(110)의 구성 이외에도 고정자(110)는 기타 다른 구성을 가질 수 있는데, 그러한 기타 다른 구성은, 여러 종류의 모터에 사용되는 공지의 스테이터(stator)의 구성이 그대로 적용될 수 있으므로, 여기서 구체적인 설명은 생략한다.

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(150)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 수용한다.

즉, 하우징(130)에는 고정자(110)가 설치되며, 하우징(130)의 내부에는 회전자(120)가 설치되는 회전자 설치 공간(S)이 존재한다.

또한, 하우징(130)에는 베어링(150)이 설치되는 베어링 설치부(131)가 형성되는데, 베어링 설치부(131)에는 공기의 유동을 위해 구멍(131a)이 형성된다.

하우징(130)은, 회전자 설치 공간(S)의 일측을 덮는 덮개부(132)를 구비하는데, 덮개부(132)에는 회전자 설치 공간(S)으로 외부의 공기를 유입하는 공기 유입부(132a)가 설치된다.

공기 유입부(132a)의 일단은 외부 대기와 접하도록 연장되어 있어, 차가운 외부 공기는 공기 유입부(132a)를 거쳐 회전자 설치 공간(S)으로 진입하게 된다.

본 실시예에 따르면, 덮개부(132)를 하우징(130)과 별개로 제작한 후, 그 덮개부(132)를 하우징(130)에 장착시키는 구성을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 덮개부(132)를 별개로 제작하지 않고, 하우징(130)과 일체로 한꺼번에 형성할 수도 있다.

한편, 하우징(130)에는 회전자 설치 공간(S)으로부터 공기를 배출하는 공기 배출부(132b)가 설치되어 있다.

공기 배출부(132b)의 일단은 외부 대기와 접하도록 연장되어 있어, 회전자 설치 공간(S)으로부터 열이 전달된 뜨거운 공기는 공기 배출부(132b)를 거쳐 외부 대기로 배출되게 된다.

본 실시예에 따르면, 공기 유입부(132a)는 팬(142)의 근처에 설치되고, 공기 배출부(132b)는 팬(142)이 설치된 부분의 반대측에 설치되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 공기 유입부(132a) 및 공기 배출부(132b)의 배치 위치에는 특별한 제한이 없다. 다만, 팬(142)이 일으키는 공기의 흐름이 충분히 냉각 작용을 일으키도록 공기 유입부(132a) 및 공기 배출부(132b)의 배치 위치를 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에 따르면, 공기 유입부(132a)만이 덮개부(132)에 설치되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 공기 유입부(132a) 및 공기 배출부(132b)의 배치 위치가 서로 바뀔 수 있고, 그 경우 공기 배출부(132b)가 덮개부(132)에 설치될 수 있다. 또한, 공기 유입부(132a) 및 공기 배출부(132b)를 동시에 덮개부(132)에 설치할 수도 있는데, 그 경우 별개의 공기 유로의 추가가 필요할 수도 있다.

한편, 모터 냉각 장치(140)는, 액체 냉각 장치(141)와 팬(142)을 포함한다.

액체 냉각 장치(141)는 냉각 액체를 이용하여 냉각을 수행하는 장치로서, 주로 고정자(141)를 냉각시킨다. 여기서, 사용되는 냉각 액체로는 여러 가지 액체가 사용될 수 있는데, 예를 들어 냉각 액체로 물, 냉각유 등이 사용될 수 있다.

액체 냉각 장치(141)는 유로부(141a), 유입부(141b), 배출부(141c)를 포함한다.

유로부(141a)는 냉각 액체가 흐르는 부분으로서, 하우징(130)의 내부에 배치된다.

유로부(141a)는 회전축(123)을 중심으로 원주 방향으로 배치되는데, 회전축(123)을 중심으로 할 때 반경 방향으로 고정자(110)의 외곽에 배치된다.

유로부(141a)의 안쪽으로는 열 흡수를 용이하게 하는 핀(141a_1)이 설치된다.

유입부(141b)는 관로의 형상을 가지며, 유로부(141a)로 냉각 액체를 유입시키는 기능을 수행하는데, 유입부(141b)의 일단은 방열 라디에이터(160)에 연결되어 있다.

배출부(141c)도 관로의 형상을 가지며, 열을 전달받은 냉각 액체를 유로부(141a)로부터 배출시키는 기능을 수행하는데, 배출부(141c)의 일단은 방열 라디에이터(160)에 연결되어 있다.

한편, 팬(142)은 회전자(120)와 함께 회전하도록 회전자(120)의 일측에 설치된다. 팬(142)은 볼트(B)로 회전자(120)에 고정 설치된다. 팬(142)을 제조함에 있어서는 회전자(120)의 일측을 고정하는 부싱과 일체로 제조하는 것이 부피를 줄여 공간의 활용을 위해 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 팬(142)은 볼트(B)로 회전자(120)에 고정 설치되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 팬(142)은 다양한 고정 방법으로 회전자(120)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 고정 방법으로 접착제 고정, 납땜 고정, 용접 등의 방법을 이용할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 팬(142)은 회전자(120)의 일측에 직접 설치되지만 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 팬(142)은 회전축(123)의 부분 중 회전자 설치 공간(S)에 위치한 부분에 고정 장착될 수 있으며, 그 경우에도 회전자(120)와 함께 회전하게 된다.

팬(142)은 복수개의 블레이드(142a)를 구비하고 있어, 회전하게 되면 공기의 흐름을 발생시킨다.

한편, 베어링(150)은 회전축(123)을 지지하는 기능을 수행하며, 하우징(130)의 베어링 설치부(131)에 설치된다.

베어링(150)의 형식에는 특별한 제한이 없으며, 예를 들어, 구름 베어링, 저널 베어링, 에어 포일 베어링 등이 사용될 수 있다.

한편, 방열 라디에이터(160)는 모터(100)의 외부에 설치되는데, 방열 라디에이터(160)는 액체 냉각 장치(141)의 유입부(141b) 및 배출부(141c)에 연결되어 냉각 액체를 순환시키고, 냉각 액체의 열을 외부의 대기와 교환하는 기능을 수행한다.

방열 라디에이터(160)는 냉각 액체를 순환시키는 순환 펌프(161), 열을 교환하는 방열핀(162), 외부 대기를 받아들이는 방열팬(163)을 구비하고 있는데, 공지의 방열 라디에이터(radiator)의 구성이 그대로 적용될 수 있으므로, 여기서 구체적인 설명은 생략한다.

이하, 본 실시예에 따른 모터(100) 및 모터 냉각 장치(140)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)도 발열하기 시작한다.

회전자(120)가 회전하면 팬(142)도 함께 회전하는데, 팬(142)이 회전하면 공기의 흐름이 발생한다.

공기의 흐름이 발생하면서 덮개부(132)의 공기 유입부(132a)로부터 외부의 공기가 유입되고, 유입된 외부의 공기는 그러한 공기의 흐름을 따라 고정자(110)와 회전자(120) 사이의 간격으로 이동하면서 열을 흡수하고, 이어 공기 배출부(132b)로 이동하여 외부로 다시 방출되게 됨으로써, 냉각 작용이 수행된다.

한편, 모터(100)가 작동하면, 제어부(미도시)의 지시를 받아, 방열 라디에이터(160)도 작동하게 되는데, 방열 라디에이터(160)가 작동하게 되면 냉각 액체가 순환하게 된다. 냉각 액체는 순환하면서 액체 냉각 장치(141)를 거치게 되는데, 구체적으로 냉각 액체가 순차적으로 유입부(141b), 유로부(141a), 배출부(141c)를 거치면서 냉각 작용을 수행하게 된다.

즉, 고정자(110) 등의 발열부로부터 발생된 열이 유로부(141a)의 핀(141a_1)에 전달되고, 그 전달된 열은 유로부(141a)를 흐르는 냉각 액체로 다시 전달되게 되고, 그 냉각 액체가 순환함으로써, 냉각 작용을 수행하게 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 모터 냉각 장치(140)에 의하면, 「액체 냉각 장치(141)를 이용한 냉각 작용」과 「팬(142)을 이용한 냉각 작용」을 동시에 수행함으로써 모터(100)를 냉각시키기 때문에, 우수한 냉각 성능을 발휘할 수 있다. 그렇게 되면 모터(100)의 수명과 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

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: 모터 냉각 장치 141: 액체 냉각 장치
142: 팬

Claims

고정자와, 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전하는 회전자와, 상기 고정자가 설치되는 하우징을 포함하는 모터의 냉각 장치에 있어서,
상기 하우징에 설치되며, 냉각 액체를 이용하여 냉각 작용을 수행하는 액체 냉각 장치; 및
상기 회전자에 설치되어 상기 회전자와 함께 회전하는 팬;을 포함하는 모터 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 액체 냉각 장치는,
상기 냉각 액체가 흐르는 유로부;
상기 냉각 액체가 상기 유로부로 유입되는 유입부; 및
상기 유로부로부터 상기 냉각 액체가 배출되는 배출부;를 포함하는 모터 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 하우징 내의 공간 중 상기 회전자가 설치되는 공간으로 외부의 공기를 유입하는 공기 유입부; 및
상기 회전자가 설치되는 공간으로부터 공기를 배출하는 공기 배출부;를 포함하는 모터 냉각 장치.
제3항에 있어서,
상기 하우징은 덮개부를 더 포함하고,
상기 덮개부에는 상기 공기 유입부 및 상기 공기 배출부 중 적어도 하나가 설치되는 모터 냉각 장치.