KR20170068641A - 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각성능이 향상된 전동기에 관한 것으로서, 상기 전동기는 외주면의 둘레를 따라 복수의 방열핀이 돌출 형성되는 전동기 몸체와, 상기 전동기 몸체의 일측에 배치되는 앤드쉴드와, 상기 전동기 몸체에 장착되고 상기 앤드쉴드 후방에 배치되는 냉각팬, 그리고 상기 앤드쉴드에 형성되고 상기 냉각팬을 통하여 유입되는 유체를 직진 성분으로 변환하여 상기 전동기 몸체의 방열핀으로 안내하는 가이드부를 포함한다. 이러한 구성으로, 냉각팬에 의하여 유입되는 유체를 직진성분으로 변환하여 냉각효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

전동기{ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각성능이 향상된 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 전동기는 코일부와 영구자석 간의 상호작용에 의해 회전하는 구조를 갖는다. 여기서, 코일부는 전류가 흐르므로 상당한 열이 발생한다. 이러한 열은 전동기의 내부 온도를 상승시켜 전동기의 성능을 저하시키거나 오작동을 유발시킬 수 있다. 예를 들어, 전동기의 내부 온도가 온도상승 규격범위를 벗어나면 전동기 내부에 절연파괴가 일어나거나 구성품의 재질변경 우려가 있을 수 있다. 때문에, 전동기의 외부표면에는 내부의 열을 효과적으로 방출시키기 위한 다수의 방열핀이 형성된다.

상기 방열핀을 이용한 냉각구조는 주변 공기의 온도에 의해서만 전동기를 냉각시키므로 전동기의 냉각효율이 떨어진다. 때문에, 대부분의 전동기에는 냉각팬이 장착된다. 냉각팬은 전동기 회전축에 장착되어 냉기를 방열핀으로 송풍하여 전동기를 냉각시킨다.

하지만, 냉각팬을 이용하여 냉각하는 경우, 냉각팬이 회전하며 외부의 유체를 유입하는 것으로 회전성분을 가지고 유체가 유입되어 방열핀의 후단까지 유체가 흘러가지 못해 냉각성능이 현저히 낮아지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 유입되는 유체를 직진성분으로 변환하여 방열핀으로 공급하여 냉각효율을 향상시킬 수 있는 전동기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동기는, 외주면의 둘레를 따라 복수의 방열핀이 돌출 형성되는 전동기 몸체; 상기 전동기 몸체의 일측에 배치되는 앤드쉴드; 상기 전동기 몸체에 장착되고, 상기 앤드쉴드 후방에 배치되는 냉각팬; 및 상기 앤드쉴드에 형성되고, 상기 냉각팬을 통하여 유입되는 유체를 직진 성분으로 변환하여 상기 전동기 몸체의 방열핀으로 안내하는 가이드부;를 포함한다.

상기 가이드부는, 상기 앤드쉴드의 둘레를 따라 마련되는 복수의 격막으로 구비되고, 복수의 상기 격막은 상기 전동기 몸체의 외주면에 형성된 방열핀의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가이드부는, 복수의 상기 격막 중 어느 하나가 복수의 상기 방열핀 중 어느 하나와 직선을 이루도록 배치될 수도 있다.

또한, 상기 가이드부는, 상기 앤드쉴드의 상측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체의 상부로 유체를 안내하는 상부 격막; 상기 앤드쉴드의 양측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체의 측부로 유체를 안내하는 측부 격막; 및 상기 앤드쉴드의 하측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체의 하부로 유체를 안내하는 하부 격막;을 포함할 수도 있다.

나아가, 상기 가이드부는, 상기 상부 격막과 상기 측부 격막의 일측이 상기 앤드쉴드의 표면에서 상기 냉각팬 방향으로 돌출되게 형성될 수도 있다.

이에 더하여, 상기 가이드부는, 상기 하부 격막 간의 간격은 상기 전동기 몸체의 방열핀 간의 간격과 동일하게 배치되고, 상기 측부 격막 간의 간격은 상기 하부 격막 간의 간격보다 크게 배치되며, 상기 상부 격막 간의 간격은 상기 측부 격막 간의 간격보다 크게 배치될 수도 있다.

본 발명에 의한 전동기에 따르면, 냉각팬에 의하여 유입되는 유체를 직진성분으로 변환하여 냉각효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전동기를 개략적으로 도시해 보인 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전동기에서 요부를 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 사시도,
도 3은 종래 전동기와 본 발명의 실시예에 의한 전동기의 방열핀을 통과하는 유체 유동 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 4는 종래 전동기와 본 발명의 실시예에 의한 전동기의 방열핀을 통과하는 유체의 속도분포를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.

본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 전동기에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전동기를 개략적으로 도시해 보인 사시도이고, 도 2는 상기 전동기에서 요부를 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전동기(100)는 외주면의 둘레를 따라 복수의 방열핀(111)이 돌출 형성되는 전동기 몸체(110)와, 상기 전동기 몸체(110)의 일측에 배치되는 앤드쉴드(120)와, 상기 전동기 몸체(110)에 장착되고 상기 앤드쉴드(120) 후방에 배치되는 냉각팬(130), 그리고 상기 앤드쉴드(120)에 형성되고 상기 냉각팬(130)을 통하여 유입되는 유체를 직진 성분으로 변환하여 상기 전동기 몸체(110)의 방열핀(111)으로 안내하는 가이드부(140)를 포함한다.

그리고, 상기 전동기(100)는 외부 장치에 회전 동력을 전달하는 구동축(112)과, 상기 냉각팬(130)을 회전시키는 보조축(113), 그리고 상기 냉각팬(130)을 보호하는 냉각팬 커버(131)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 전동기(100)는 예비용 보조 발전기, 펌프, 공기 압축기 등에 연결되어 사용될 수 있다.

상기 전동기 몸체(110)는 내부에 회전자(미도시)와 고정자(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 영구자석은 상기 전동기 몸체(110)의 내측면에 장착되어 고정자로 마련될 수 있고, 상기 코일은 구동축(112)에 장착되어 회전자로 마련될 수 있다. 물론, 상기 영구자석과 코일의 배치가 이에 한정되지 않고, 전동기의 종류에 따라 영구자석과 코일의 위치가 변경될 수 있다.

그리고, 상기 앤드쉴드(120)는 상기 전동기 몸체(110)의 일측을 폐쇄하도록 배치되고, 중심이 관통되어 상기 보조축(113)이 회전되게 삽입 배치된다.

상기 방열핀(111)은 상기 전동기 몸체(110)의 외주면의 둘레를 따라 복수로 마련되고, 상기 구동축(112)의 길이 방향을 따라 길게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 방열핀(111)은 상기 전동기 몸체(110)를 상하 및 좌우로 4등분 하여 상기 전동기 몸체(110)의 상하 방향으로 수직하고, 좌우 방향으로는 수평하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 방열핀(111)은 서로 다른 높이로 형성될 수 있다. 즉, 상기 전동기 몸체(110)에서 상대적으로 고온인 부분의 방열핀(111)은 높게 형성되고, 상대적으로 저온인 부분의 방열핀은 낮게 형성될 수 있다.

이러한, 상기 방열핀(111)은 구리, 알루미늄 등과 같은 열 전도도가 우수한 재질로 마련되는 것이 바람직하다. 그러나, 필요에 따라 상기 방열핀(111)은 상기 전동기 몸체(110)와 동일한 재질로 제작될 수도 있다. 이 경우, 상기 방열핀(111)을 상기 전동기 몸체(110)와 함께 일체로 형성할 수 있어 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

상기 구동축(112)은 일측이 상기 전동기 몸체(110)의 외부로 돌출되게 배치되고, 회전자가 설치되어 상기 전동기(100)에 전원이 공급되면 상기 구동축(112)이 회전한다.

상기 보조축(113)은 상기 전동기 몸체(110)의 일측으로 돌출되게 배치되고, 상기 구동축(112)과 연계되어 회전할 수 있도록 구비된다.

상기 냉각팬(130)은 상기 보조축(113)에 체결되어 상기 보조축(113)의 회전에 대응하여 함께 회전하여 상기 전동기 몸체(110) 측으로 유체 유동을 발생시킨다.

상기 냉각팬 커버(131)는 상기 전동기 몸체(110)의 일측에 배치되고, 상기 냉각팬(130)을 보호할 수 있도록 상기 냉각팬(130)을 감싸도록 형성된다. 그리고, 상기 냉각팬 커버(131)는 다수의 통기공이 형성되어 상기 냉각팬(130)의 회전에 의하여 유체의 유동을 발생시킬 수 있다.

상기 가이드부(140)는 상기 앤드쉴드(120)의 둘레를 따라 마련되는 복수의 격막으로 구비되고, 복수의 상기 격막은 상기 전동기 몸체(110)의 외주면에 형성된 방열핀(111)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다. 물론, 상기 격막이 상기 방열핀(111) 보다 높게 형성될 수도 있다.

그리고, 복수의 상기 격막 중 어느 하나가 복수의 상기 방열핀(111) 중 어느 하나와 직선을 이루도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 방열핀(111)은 직선 형태로 마련되어 상기 전동기 몸체(110)의 길이 방향으로 길게 형성되어 있고, 상기 격막이 상기 방열핀(111)에 연장되게 배치되어 상기 냉각팬(130)을 통하여 유입되는 유체를 상기 격막이 직진 성분으로 변환하여 상기 방열핀(111)으로 안내한다.

여기서, 상기 가이드부(140)는 상기 앤드쉴드(120)의 상측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체(110)의 상부로 유체를 안내하는 상부 격막(141)과, 상기 앤드쉴드(120)의 양측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체(110)의 측부로 유체를 안내하는 측부 격막(142), 그리고 상기 앤드쉴드(120)의 하측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체(110)의 하부로 유체를 안내하는 하부 격막(143)을 포함한다.

그리고, 상기 상부 격막(141)과 상기 측부 격막(142)의 일측이 상기 앤드쉴드(120)의 표면에서 상기 냉각팬(130) 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 이는, 유체의 유로 길이를 길게 형성하여 유체의 직진 성분으로의 변환 성능을 향상시는 효과 있다.

하지만, 상기 하부 격막(143)은 상기 앤드쉴드(120)의 표면으로 돌출되지 않게 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 앤드쉴드(120)의 표면으로 돌출된 상부 격막(141)과 측부 격막(142)이 유체의 유동에 저항으로 작용하여 하부로 적은 유량이 공급되므로, 추가적으로 유체 유동에 저항이 되지 않도록 상기 하부 격막(143)은 상기 앤드쉴드(120)의 표면으로 돌출되지 않게 형성하는 것이 바람직하다.

일반적으로 전동기는 바닥에 설치되고 실제 방열핀(111) 사이의 유량을 측정해보면, 상기 전동기 몸체(110)의 상부와 측부의 방열핀(111) 사이 유량이 많고, 하부 측 방열핀(111) 사이의 유량은 비교적 적게 측정된다.

본 발명의 가이드 장치는 냉각팬(130)에 의하여 유입되는 유체의 유동 직진성을 증가 시키지만 유동 저항으로 작용할 수도 있기 때문에 격막 간의 간격이 중요한 설계인자이다. 상기 전동기 몸체(110)의 상부 방열핀(111)은 냉각팬(130)에 의하여 발생한 유동에 의해 강제대류뿐만 아니라 자연대류에 의한 중력 반대 방향으로의 상승기류가 크게 발생하여, 다른 위치의 방열핀(111) 사이의 유동보다 많은 유량이 흐르므로, 상부 격막(141) 간의 간격은 다른 위치의 격막 간의 간격보다 크게 배치한다.

그리고, 전동기 몸체(110)의 측부의 경우 실제 유속을 측정해보면 상부의 유속과 평균속도는 비슷하지만, 시간에 따른 불규칙한 유속이 발생하므로 측부 격막(142)의 간격은 상기 상부 격막(141) 간의 간격보다는 작게 배치하는 것이 바람직하다.

나아가, 전동기 몸체(110)의 하부의 경우에는 상승기류가 통과할 수 있는 유로가 확보되어 있지 않아 방열핀(111) 사이에 많은 유량이 흘러야 하고, 직진성분의 유동이 확보되어야 하므로, 상기 측부 격막(142) 간의 간격보다 작게 형성하고, 상기 전동기 몸체(110)의 하부 방열핀(111)의 수와 동일한 수의 하부 격막(143)을 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 하부 격막(143)은 상기 전동기 몸체(110)의 하부 방열핀(111)의 수와 동일한 수로 형성되고, 상기 하부 격막(143) 간의 간격은 상기 전동기 몸체(110)의 방열핀(111) 간의 간격과 동일하게 배치되고, 상기 측부 격막(142) 간의 간격은 상기 하부 격막(143) 간의 간격보다 크게 배치되며, 상기 상부 격막(141) 간의 간격은 상기 측부 격막(142) 간의 간격보다 크게 배치될 수 있다.

이러한 구성으로, 본 발명의 실시예에 의한 전동기는 전동기 몸체의 일측에 배치되는 앤드쉴드에 복수의 격막을 형성하여 냉각팬을 통하여 유입되는 유체를 직진 성분으로 변환하여 상기 전동기 몸체의 방열핀으로 안내하여 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 의한 전동기의 향상된 냉각효과를 확인하기 위하여 도 3 및 도 4에 종래의 전동기와 본 발명의 실시예에 의한 전동기의 냉각유체 유동을 나타내었다.

도 3 및 도 4는 종래 전동기와 본 발명의 실시예에 의한 전동기의 방열핀을 통과하는 유체 유동 상태 및 유체의 속도분포를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3의 (a)는 격막이 형성되어 있지 않은 종래 전동기에서 냉각팬에 의하여 유입된 유체가 전동기 몸체 측으로 향하는 유체 유동 상태를 나타낸 것으로 전동기 몸체의 측부를 이동하는 유체가 불균일하게 유동하는 현상을 확인할 수 있다. 이와 비교하여, 도 3의 (b)는 본 발명의 전동기의 몸체를 통과하는 유체 유동을 나타낸 것으로, 전동기 몸체의 방열핀의 유로를 따라 유체가 균일하게 유동하는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 도 4의 (a)는 격막이 형성되어 있지 않은 종래 전동기에서 냉각팬에 의하여 유입된 유체가 전동기 몸체를 통과한 유체의 속도분포를 나타낸 것으로 전동기 몸체의 상부와 측부를 통과한 유체의 속도분포가 불균일한 것을 확인할 수 있다. 이와 비교하여, 도 4의 (b)는 본 발명의 전동기 몸체를 통과한 유체의 속도분포를 나타낸 것으로, 전동기 몸체의 방열핀의 유로를 따라 유체가 균일하게 유동하여 속도분포가 균일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100 : 전동기 110 : 전동기 몸체
111 : 방열핀 112 : 구동축
113 : 보조축 120 : 앤드쉴드
130 : 냉각팬 131 : 냉각팬 커버
140 : 가이드부 141 : 상부 격막
142 : 측부 격막 143 : 하부 격막

Claims (6)

1. 외주면의 둘레를 따라 복수의 방열핀이 돌출 형성되는 전동기 몸체;
   상기 전동기 몸체의 일측에 배치되는 앤드쉴드;
   상기 전동기 몸체에 장착되고, 상기 앤드쉴드 후방에 배치되는 냉각팬; 및
   상기 앤드쉴드에 형성되고, 상기 냉각팬을 통하여 유입되는 유체를 직진 성분으로 변환하여 상기 전동기 몸체의 방열핀으로 안내하는 가이드부;
   을 포함하는 전동기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 앤드쉴드의 둘레를 따라 마련되는 복수의 격막으로 구비되고, 복수의 상기 격막은 상기 전동기 몸체의 외주면에 형성된 방열핀의 높이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   복수의 상기 격막 중 어느 하나가 복수의 상기 방열핀 중 어느 하나와 직선을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전동기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 앤드쉴드의 상측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체의 상부로 유체를 안내하는 상부 격막;
   상기 앤드쉴드의 양측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체의 측부로 유체를 안내하는 측부 격막; 및
   상기 앤드쉴드의 하측으로 돌출되어 상기 전동기 몸체의 하부로 유체를 안내하는 하부 격막;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 상부 격막과 상기 측부 격막의 일측이 상기 앤드쉴드의 표면에서 상기 냉각팬 방향으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 하부 격막 간의 간격은 상기 전동기 몸체의 방열핀 간의 간격과 동일하게 배치되고, 상기 측부 격막 간의 간격은 상기 하부 격막 간의 간격보다 크게 배치되며, 상기 상부 격막 간의 간격은 상기 측부 격막 간의 간격보다 크게 배치되는 것을 특징으로 하는 전동기.
   
   

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