KR20170086903A - 모터 장치 및 그 고정자 코어 - Google Patents

모터 장치 및 그 고정자 코어 Download PDF

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KR20170086903A
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정호창
조수연
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Abstract

모터 장치 및 그 고정자 코어에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 모터 장치는: 회전자; 회전자를 둘러싸도록 배치되고, 회전자의 반경방향으로 복수의 티스가 형성되고, 티스 사이에 슬롯이 형성되며, 냉각매체가 유입되도록 냉각홈부가 형성되는 고정자 코어; 및 고정자 코어를 둘러싸도록 배치되고, 냉각홈부에 냉각매체가 유입되도록 냉각홈부와 연통되는 냉각 유로부가 형성되는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터 장치 및 그 고정자 코어{MOTOR APPARATUS AND STATOR CORE THEREOF}
본 발명은 모터 장치 및 그 고정자 코어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 모터 장치 및 그 고정자 코어에 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 장치 및 그 고정자 코어를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 모터 장치는: 회전자; 상기 회전자를 둘러싸도록 배치되고, 상기 회전자의 반경방향으로 복수의 티스가 형성되고, 상기 티스 사이에 슬롯이 형성되며, 냉각매체가 유입되도록 냉각홈부가 형성되는 고정자 코어; 및 상기 고정자 코어를 둘러싸도록 배치되고, 상기 냉각홈부에 냉각매체가 유입되도록 상기 냉각홈부와 연통되는 냉각 유로부가 형성되는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각홈부는 상기 고정자 코어의 외측면에서 내측으로 함몰되는 형태로 복수 형성될 수 있다.
상기 고정자 코어는 상기 회전자를 둘러싸도록 배치되는 복수의 제1 철심; 및 상기 제1 철심 사이에 적층되고, 상기 냉각홈부가 형성되는 복수의 제2 철심을 포함할 수 있다.
상기 제1 철심과 상기 제2 철심은 상기 고정자 코어의 축방향을 따라 교번으로 적층될 수 있다.
상기 냉각홈부는 상기 티스에 대응되도록 상기 티스의 외측에 형성될 수 있다.
상기 냉각홈부는 상기 고정자 코어의 축방향을 따라 나란하게 배열될 수 있다.
상기 고정자 코어의 축방향 양측 단부에 배치되는 상기 냉각홈부의 크기가 상기 고정자 코어의 축방향 중심부에 배치되는 상기 냉각홈부의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 모터 장치의 고정자 코어는: 복수의 철심이 적층되어 이루어지고, 반경방향으로 복수의 티스가 형성되고, 상기 티스 사이에 슬롯이 형성되며, 외측면에서 내측으로 함몰된 형태의 복수의 냉각홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 철심은 축방향을 따라 배치되는 복수의 제1 철심; 및 상기 제1 철심 사이에 적층되고, 상기 냉각홈부가 형성되는 복수의 제2 철심을 포함할 수 있다.
상기 제1 철심과 상기 제2 철심은 상기 회전자의 축방향을 따라 교번으로 적층될 수 있다.
상기 냉각홈부는 상기 티스에 대응되도록 상기 티스의 외측에 형성될 수 있다.
상기 냉각홈부는 상기 고정자 코어의 축방향을 따라 나란하게 배열될 수 있다.
상기 고정자 코어의 축방향 양측 단부에 배치되는 상기 냉각홈부의 크기가 상기 고정자 코어의 축방향 중심부에 배치되는 상기 냉각홈부의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고정자 코어에 냉각홈부가 형성되므로, 냉각홈부로 유입되는 냉각매체에 의해 고정자 코어가 냉각될 수 있다. 따라서, 고정자의 냉각 성능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하우징의 냉각 유로부가 냉각홈부에 연통되므로, 냉각 유로부의 유체가 냉각홈부에 유출입됨에 따라 고정자 코어를 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉각홈부가 고정자 코어의 외측면에서 내측으로 함몰되므로, 고정자 코어의 내측에서 냉각매체가 유입되어 고정자 코어와 열교환될 수 있다. 또한, 고정자 코어의 무게가 감소될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉각홈부가 형성되는 제2 철심이 제1 철심 사이에 적층되므로, 제1 철심과 제2 철심이 냉각매체에 접촉되어 냉각핀으로 기능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 철심이 분해된 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 냉각홈부가 형성되는 제2 철심을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 제2 철심의 일부분을 도시한 확대도이다.
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 장치에서 철심이 분해된 상태를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 냉각홈부가 형성되는 제2 철심을 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치에서 제2 철심의 일부분을 도시한 확대도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치는 회전자(110), 고정자 코어(130) 및 하우징(150)을 포함한다.
회전자(110)는 고정자 코어(130)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 자석이나 전자석 등 다양한 종류가 적용될 수 있다.
고정자(120)는 고정자 코어(130)와 코일(140)을 포함한다. 고정자 코어(130)는 회전자(110)를 둘러싸도록 배치된다. 고정자 코어(130)에는 회전자(110)의 반경방향으로 복수의 티스(135)가 형성되고, 티스(135) 사이에 슬롯(136)이 형성된다. 티스(135)와 슬롯(136)은 고정자 코어(130)의 원주방향을 따라 교번으로 배치된다. 고정자 코어(130)에는 냉각매체가 유입되도록 냉각홈부(133)가 형성된다. 냉각매체는 냉각수, 절연유체 등 다양한 종류가 적용될 수 있다.
슬롯(136)에는 사각형 단면을 갖는 코일(140)이 압입된다. 사각형에는 정사각형, 직사각형, 이등변 사각형, 사다리꼴, 평행사변형이 모두 포함된다. 코일(140)의 단면이 사각형으로 형성되므로, 코일(140)이 슬롯(136)에 설치될 때에 코일(140) 사이의 틈새가 거의 제거된다. 따라서, 슬롯(136)에서 코일(140)의 집적도가 증가됨에 따라 전류량이 증대될 수 있으므로, 모터 장치의 출력이 증대될 수 있다. 또한, 슬롯(136)에서 코일(140)의 단면적이 증가되므로, 코일(140)에서 전기 저항이 감소될 수 있다. 코일(140)에서 전기 저항이 감소됨에 따라 코일(140)의 발열량이 감소될 수 있다.
고정자 코어(130)가 냉각홈부(133)로 유입되는 냉각매체에 의해 냉각되므로, 고정자(120)의 냉각 성능이 향상될 수 있다. 고정자 코어(130)에 냉각홈부(133)가 형성되므로, 냉각매체와 접촉되는 면적이 보다 증대될 수 있다. 따라서, 모터 장치의 출력 밀도가 증대될 수 있다.
하우징(150)은 고정자 코어(130)를 둘러싸도록 배치된다. 하우징(150)에는 냉각홈부(133)에 냉각매체가 유입되도록 냉각홈부(133)와 연통되는 냉각 유로부(153)가 형성된다. 냉각 유로부(153)에는 냉각매체가 유입되는 유입부(미도시)와, 냉각 매체가 배출되는 배출부(미도시)가 형성된다. 하우징(150)의 냉각 유로부(153)가 냉각홈부(133)에 연통되므로, 냉각 유로부(153)의 유체가 냉각홈부(133)에 유출입될 수 있다. 또한, 냉각 유로부(153)에 냉각매체가 유동됨에 따라 고정자 코어(130)가 냉각될 수 있다.
냉각홈부(133)는 고정자 코어(130)의 외측면에서 내측으로 함몰되는 형태로 복수 형성된다. 냉각홈부(133)가 고정자 코어(130)의 외측면에서 내측으로 함몰되므로, 냉각매체가 냉각홈부(133)에 의해 고정자 코어(130)의 내측에서 유입되어 고정자 코어(130)와 열교환될 수 있다. 고정자 코어(130)의 내부에 냉각홈부(133)가 형성되므로, 고정자 코어(130)의 무게가 감소될 수 있다.
고정자 코어(130)는 철심이 적층됨에 따라 이루어진다. 고정자 코어(130)는 회전자(110)를 둘러싸도록 배치되는 복수의 제1 철심(131)과, 제1 철심(131) 사이에 적층되고, 냉각홈부(133)가 형성되는 복수의 제2 철심(132)을 포함한다. 제1 철심(131)과 제2 철심(132)은 전체적으로 판형 고리 형태로 형성된다. 제1 철심(131)에는 냉각홈부(133)가 형성되지 않는다. 제2 철심(132)에는 원주방향을 따라 복수의 냉각홈부(133)가 형성된다. 제2 철심(132)의 외측 둘레부를 절개하여 냉각홈부(133)를 형성할 수 있다. 냉각홈부(133)는 제2 철심(132)의 원주방향을 따라 등간격으로 형성될 수 있다. 냉각홈부(133)의 내측 둘레에는 절연층(미도시)이 도포될 수 있다.
냉각홈부(133)가 형성되는 제2 철심(132)이 제1 철심(131) 사이에 적층되므로, 제2 철심(132)의 냉각홈부(133) 양측이 제1 철심(131)에 의해 둘러싸이게 된다. 냉각홈부(133)의 둘레가 제1 철심(131)과 제2 철심(132)에 의해 둘러싸이므로, 제1 철심(131)과 제2 철심(132)이 냉각매체에 접촉되어 냉각핀으로 기능할 수 있다. 또한, 냉각홈부(133)에 유입되는 냉각매체가 제1 철심(131)과 제2 철심(132)을 동시에 냉각시킬 수 있다. 또한, 제2 철심(132)에 냉각홈부(133)가 형성되므로, 고정자 코어(130)의 무게가 감소될 수 있다.
제1 철심(131)과 제2 철심(132)의 적층 형태에 따라 모터 장치의 냉각 성능을 조절할 수 있다. 제1 철심(131)과 제2 철심(132)의 적층 형태에 관해 상세히 설명하기로 한다.
제1 철심(131)과 제2 철심(132)은 고정자 코어(130)의 축방향을 따라 교번으로 적층된다. 제1 철심(131)이 냉각홈부(133)가 형성되는 제2 철심(132)과 고정자 코어(130)의 축방향을 따라 교번으로 적층되므로, 냉각홈부(133)가 고정자 코어(130)의 둘레부에 복수의 층으로 배열될 수 있다. 또한, 냉각홈부(133)가 제2 철심(132)의 외측 둘레부에 축방향으로 등간격으로 형성되므로, 고정자 코어(130)의 외측 둘레부에 냉각홈부(133)가 고르게 분포될 수 있다. 따라서, 고정자 코어(130)가 전체적으로 고르게 냉각될 수 있다.
또한, 2개 또는 3개의 제1 철심(131)마다 하나씩의 제2 철심(132)이 적층될 수 있다. 냉각홈부(133)가 형성되는 제2 철심(132)이 2개 또는 3개의 제1 철심(131)마다 적층되므로, 냉각홈부(133)의 개수가 상대적으로 감소될 수 있다. 따라서, 모터 장치의 냉각 성능을 저하시킬 수 있다.
또한, 2개 또는 3개의 제2 철심(132)마다 하나씩의 제1 철심(131)이 적층될 수 있다. 냉각홈부(133)가 형성되는 제2 철심(132)이 2개 또는 3개씩 이웃하도록 설치되므로, 냉각홈부(133)의 크기나 개수가 증가될 수 있다. 따라서, 모터 장치의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
냉각홈부(133)는 티스(135)에 대응되도록 티스(135)의 외측에 형성된다. 냉각홈부(133)가 티스(135)에 대응되도록 티스(135)의 외측에 형성되므로, 회전 자계가 형성되는 슬롯(136)과 티스(135)를 회피하여 냉각홈부(133)를 형성할 수 있다. 회전 자계의 간섭이 없는 영역인 티스(135)의 외측에 냉각홈부(133)가 형성되므로, 모터 장치의 출력 밀도가 냉각홈부(133)에 의해 저하되는 것을 방지할 수 있다.
냉각홈부(133)는 고정자 코어(130)의 축방향을 따라 나란하게 배열된다. 이때, 고정자 코어(130)의 축방향을 따라 동일한 크기의 냉각홈부(133)가 형성된다. 냉각홈부(133)가 회전자(110)의 축방향을 따라 나란하게 배열되므로, 고정자 코어(130)가 축방향으로 고르게 냉각될 수 있다.
한편, 고정자 코어(130)의 축방향 중심부에서 고정자 코어(130)의 축방향 양측 단부로 갈수록 냉각홈부(133)의 크기가 점차적으로 크게 형성될 수 있다. 이때, 냉각홈부(133)의 폭이 증가됨에 따라 냉각홈부(133)의 크기를 증가시킬 수 있다. 따라서, 고정자 코어(130)의 축방향 양측 단부에서 냉각 성능이 상대적으로 증가되므로, 고정자 코어(130)의 축방향 중심부의 열기가 고정자 코어(130)의 양측 단부 측으로 보다 신속하게 방출될 수 있다.
또한, 고정자 코어(130)의 양측 단부의 냉각 성능이 증가되므로, 고정자 코어(130)의 양측 단부에 배치되는 엔드 코일(미도시)의 냉각 성능이 향상된다. 따라서, 고정자(120)에서 가장 발열량이 많은 엔드 코일의 냉각 성능이 향상되므로, 모터 장치의 출력이 향상될 수 있다.
상기와 같이, 고정자 코어(130)에 냉각홈부(133)가 형성되므로, 냉각홈부(133)로 유입되는 냉각매체에 의해 고정자 코어(130)가 냉각될 수 있다. 따라서, 고정자(120)의 냉각 성능이 향상될 수 있다.
또한, 하우징(150)의 냉각 유로부(153)가 냉각홈부(133)에 연통되므로, 냉각 유로부(153)의 유체가 냉각홈부(133)에 유출입됨에 따라 고정자 코어(130)를 냉각시킬 수 있다.
또한, 냉각홈부(133)가 고정자 코어(130)의 외측면에서 내측으로 함몰되므로, 고정자 코어(130)의 내측에서 냉각매체가 유입되어 고정자 코어(130)와 열교환될 수 있다. 또한, 고정자 코어(130)의 무게가 감소될 수 있다.
또한, 냉각홈부(133)가 형성되는 제2 철심(132)이 제1 철심(131) 사이에 적층되므로, 제1 철심(131)과 제2 철심(132)이 냉각매체에 접촉되어 냉각핀으로 기능할 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
130: 고정자 코어 131: 제1 철심
132: 제2 철심 133: 냉각홈부
135: 티스 136: 슬롯
140: 코일 150: 하우징
153: 냉각 유로부

Claims (11)

  1. 회전자;
    상기 회전자를 둘러싸도록 배치되고, 상기 회전자의 반경방향으로 복수의 티스가 형성되고, 상기 티스 사이에 슬롯이 형성되며, 냉각매체가 유입되도록 냉각홈부가 형성되는 고정자 코어; 및
    상기 고정자 코어를 둘러싸도록 배치되고, 상기 냉각홈부에 냉각매체가 유입되도록 상기 냉각홈부와 연통되는 냉각 유로부가 형성되는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각홈부는 상기 고정자 코어의 외측면에서 내측으로 함몰되는 형태로 복수 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 고정자 코어는,
    상기 회전자를 둘러싸도록 배치되는 복수의 제1 철심; 및
    상기 제1 철심 사이에 적층되고, 상기 냉각홈부가 형성되는 복수의 제2 철심을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 철심과 상기 제2 철심은 상기 고정자 코어의 축방향을 따라 교번으로 적층되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 냉각홈부는 상기 티스에 대응되도록 상기 티스의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 냉각홈부는 상기 고정자 코어의 축방향을 따라 나란하게 배열되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  7. 복수의 철심이 적층되어 이루어지고, 반경방향으로 복수의 티스가 형성되고, 상기 티스 사이에 슬롯이 형성되며, 외측면에서 내측으로 함몰된 형태의 복수의 냉각홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치의 고정자 코어.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 철심은,
    축방향을 따라 배치되는 복수의 제1 철심; 및
    상기 제1 철심 사이에 적층되고, 상기 냉각홈부가 형성되는 복수의 제2 철심을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 장치의 고정자 코어.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 철심과 상기 제2 철심은 상기 회전자의 축방향을 따라 교번으로 적층되는 것을 특징으로 하는 모터 장치의 고정자 코어.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 냉각홈부는 상기 티스에 대응되도록 상기 티스의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치의 고정자 코어.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 냉각홈부는 상기 고정자 코어의 축방향을 따라 나란하게 배열되는 것을 특징으로 하는 모터 장치의 고정자 코어.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200102253A (ko) 2019-02-21 2020-08-31 엘지전자 주식회사 모터
KR20210060115A (ko) 2019-11-18 2021-05-26 송과모터스 주식회사 모터의 고정자 코어 구조

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