KR20010002652A - Cooling structure of motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터의 냉각구조에 관한 것으로, 축 결합공(11a)이 형성된 프레임(11)의 내부에 고정자(12) 및 회전자(13)가 위치하는 모터에 있어서; 상기 축 결합공(11a)을 중심으로 그 동심원상에 통풍구(11b)를 형성하고, 상기 통풍구(11b)의 외측에는 프레임(11) 내부로 유입되는 공기의 동압을 정압으로 변환시키는 동시에 흡입된 공기를 모터의 내부로 안내하도록 수개의 냉각 블레이드(14)를 설치하며, 상기 냉각 블레이드(14)의 외측에는 유체 속도에 의한 운동에너지를 압력에너지로 바뀌게 하는 확산공간부(S)를 형성함으로써, 냉각 블레이드의 회전에 의한 정압 상승의 효과가 크기 때문에 코일이 매우 촘촘하게 감겨 있고 회전자와 고정자 사이의 간격이 작아 고정자의 유동저항이 크더라도 항상 일정한 유량의 냉기를 공급할 수 있으며, 아울러 냉각 블레이드의 유동방향이 자연대류에 의한 유동방향과 일치하므로 모터의 냉각을 효율적으로 수행하게 된다.The present invention relates to a cooling structure of a motor, comprising: a motor in which a stator (12) and a rotor (13) are positioned inside a frame (11) in which shaft coupling holes (11a) are formed; The vent hole 11b is formed on the concentric circle around the shaft coupling hole 11a, and the outside of the vent hole 11b converts the dynamic pressure of the air flowing into the frame 11 into the static pressure and simultaneously sucks the air. By installing several cooling blades 14 to guide the inside of the motor, and forming a diffusion space (S) on the outside of the cooling blades 14 to change the kinetic energy by the fluid velocity into pressure energy, thereby cooling Due to the large effect of static pressure rise due to the rotation of the blades, the coil is very tightly wound and the gap between the rotor and the stator is small, so that even if the stator's flow resistance is large, it can always supply a constant amount of cold air, and also the flow direction of the cooling blade. Since it matches the flow direction by natural convection, cooling of the motor can be efficiently performed.
Description
본 발명은 모터의 냉각구조에 관한 것으로, 특히 모터의 냉각 성능을 향상시키기 위한 모터의 냉각구조에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling structure of the motor, and more particularly to a cooling structure of the motor for improving the cooling performance of the motor.
일반적인 세탁기는 소정의 형상을 갖는 외곽케이스와, 이 외곽케이스의 내부에 현가봉에 의해 지지되어 설치되는 외조와, 이 외조의 내부에 회전 가능하도록 설치되며 세탁물이 투입되어 세탁이 이루어지는 세탁조와, 상기 외조의 하면에 설치되어 회전력을 발생시키는 모터와, 이 모터의 회전자와 세탁조를 연결시키도록 결합되어 모터의 회전력을 세탁조에 전달하는 회전축을 포함하여 구성되어 있다.A general washing machine includes an outer case having a predetermined shape, an outer tub supported and installed by a suspension rod inside the outer casing, a washing tub rotatably installed inside the outer tub, and loaded with laundry to wash the laundry; It is configured to include a motor provided on the lower surface of the outer tub to generate a rotational force, and a rotating shaft coupled to connect the rotor and the washing tank of the motor to transmit the rotational force of the motor to the washing tub.
이와 같은 세탁기에 사용되도록 상기 외조의 하면에 설치되어 회전력을 발생시키는 모터는 비엘디씨(BLDC) 모터로, 도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 크게 고정자(2)와 회전자(3)로 구성되고, 상기 고정자(2)는 외주면에 복수개의 티스(Teeth)가 형성된 코어(2a)와, 상기 티스에 각각 권선되는 코일(2b)을 포함하여 구성되어 있다. 그리고 상기 고정자(2)는 내부에 회전축(4)과 결합되는 베어링이 장착되며 외조의 하면에 결합 고정되는 베어링하우징에 나사에 의해 체결 고정되어 있다.The motor installed on the lower surface of the outer tub to generate a rotational force to be used in such a washing machine is a BLC motor (BLDC) motor, as shown in Figures 1 and 2, largely composed of the stator (2) and the rotor (3) The stator 2 includes a core 2a having a plurality of teeth formed on an outer circumferential surface thereof, and a coil 2b wound around the teeth. And the stator (2) is mounted to the bearing coupled to the rotating shaft (4) therein is fastened and fixed by a screw in the bearing housing coupled to the lower surface of the outer tub.
또한, 상기 회전자(3)는 원형으로 배열된 복수개의 영구자석으로 이루어지고, 상기 영구자석은 캡 모양으로 형성된 프레임(1)의 내측에 고정되며, 상기 프레임(1)은 영구자석이 고정자(2)와 소정의 간격을 이루도록 베어링에 결합되는 회전축(4)과 결합되어 있다.In addition, the rotor 3 is composed of a plurality of permanent magnets arranged in a circular shape, the permanent magnet is fixed to the inside of the frame 1 formed in the shape of a cap, the frame 1 is a permanent magnet stator ( It is coupled with the rotating shaft (4) coupled to the bearing to form a predetermined interval with 2).
이와 같이 상기 모터는 고정자(2)와 회전자(3) 사이에서 발생되는 자장의 흐름에 의해 토오크가 발생되어 회전자(3)가 회전하게 되고, 이 회전력에 의해 회전자(3) 및 이에 압입된 회전축(4)이 회전하여 세탁조를 정방향 및 역방향으로 회전시켜 그 내부에 투입된 세탁물을 세탁 및 탈수시키게 된다.As described above, the motor generates torque by the flow of the magnetic field generated between the stator 2 and the rotor 3 so that the rotor 3 rotates, and the rotor 3 and the press-fit thereto are driven by the rotational force. The rotating shaft 4 is rotated to rotate the washing tank in the forward and reverse directions to wash and dehydrate the laundry put therein.
그런데 상기 비엘디시 모터는 고정자의 코어(2a) 동선에 전류를 가해주기 때문에 코일(2b)에서 많은 양의 열이 발생하게 되며, 아울러 마그네트(3a)의 주위도 코일(2b)의 온도 상승에 의한 열전달에 의해서 온도가 상승하게 된다.However, the Bieldish motor generates a large amount of heat from the coil 2b because it applies a current to the core 2a of the stator. In addition, the temperature around the magnet 3a also increases due to the temperature of the coil 2b. The temperature rises due to heat transfer.
따라서, 모터의 온도 상승을 막기 위해서 고정자(3)의 하측에 수 개의 냉각리브(5)를 프레임(1)에 결합 설치하여 모터의 작동시 상기 고정자(2) 및 회전자(3)를 냉각하게 된다.Therefore, in order to prevent the temperature increase of the motor, several cooling ribs 5 are installed in the frame 1 at the lower side of the stator 3 to cool the stator 2 and the rotor 3 during the operation of the motor. do.
즉, 통상 고체와 유체간에는 열전도는 물론, 유체의 운동에 의한 대류열전달이 일어나게 되며, 이에 따라 상기 모터(M)의 주변에서 냉매유동이 활성화되면 그 냉매의 운동에 의한 대류열전달이 발생되어 결국 모터의 냉각이 원활하게 이루어지게 되는 것이다.That is, convective heat transfer occurs due to movement of fluid as well as heat conduction between the solid and the fluid. Accordingly, when refrigerant flow is activated around the motor M, convective heat transfer occurs due to the movement of the refrigerant. Cooling will be made smoothly.
이와 같은 종래 기술의 냉각구조를 도 2를 참고하여 설명하면, 프레임(1)의 중심에 형성된 축 결합공(1a)을 중심으로 그 방사상에 일정 간격을 두고 원형으로 이루어진 수개의 통풍구(1b)가 설치되어 있고, 상기 각 통풍구(1b)와 통풍구 사이에는 상측으로 향하도록 상측 냉각리브(5a)가 설치되어 있으며, 상기 각각의 통풍구(1b)의 저면에는 하측 냉각리브(5b)가 설치되어 있다.Referring to the cooling structure of the prior art with reference to Figure 2, a plurality of vents (1b) formed in a circular shape at regular intervals on the axis coupling hole (1a) formed in the center of the frame (1) The upper cooling rib 5a is provided between each said ventilation opening 1b and the ventilation opening so that it may face upward, and the lower cooling rib 5b is provided in the bottom surface of each said ventilation opening 1b.
따라서, 프레임(1)의 통풍구(1b)를 통해 유입된 공기가 프레임(1) 내부로 유입되어 상기 프레임(1)이 회전하게 되면, 프레임(1)에 결합 설치된 냉각리브(5)의 회전으로 인해 풍량이 발생하게 되고, 이와 같이 발생된 풍량은 대류열전달에 의해 고정자(2) 및 회전자(3)에서 발생하는 발열량을 냉각하게 된다.Therefore, when the air introduced through the vent 1b of the frame 1 flows into the frame 1 and the frame 1 rotates, the cooling rib 5 coupled to the frame 1 rotates. Due to the air volume is generated, the air volume generated in this way to cool the heat generated in the stator (2) and the rotor (3) by the convection heat transfer.
부연하면, 상기와 같은 모터에서는 회전자(3)가 회전할 때 프레임(1)에 장착된 냉각리브(5)의 단면에 따라 프레임(1) 내부로의 공기 유동흡입이 변하게 된다. 즉, 회전자(3)의 회전방향과 일치하는 쪽에 위치한 통풍구(1b)에서는 정지해 있는 유체와의 충돌로 인해 압력이 높아지기 때문에 주변의 유체를 프레임(1) 내부로 유입시키지 못하고, 그 반대편의 통풍구는 주변보다 압력이 낮기 때문에 공기가 유입되어 모터를 냉각시키도록 되어 있다.In other words, in the motor as described above, when the rotor 3 rotates, the air flow suction into the frame 1 changes depending on the cross section of the cooling rib 5 mounted to the frame 1. That is, in the vent 1b located on the side of the rotor 3 that is in the same direction as the rotational direction, the pressure increases due to the collision with the stationary fluid, so that the surrounding fluid does not flow into the frame 1, Since the vent has a lower pressure than the surrounding air, air is introduced to cool the motor.
그런데, 종래 모터에서는 상기 프레임(1)의 통풍구(1b)들 사이에는 상측으로 향하도록 상측 냉각리브(5a)가 설치되어 있고, 각 통풍구(1b)의 저면에도 하측 냉각리브(5b)가 설치되어 상기 각각의 냉각리브(5a)(5b)가 공기의 유동을 상호 방해하기 때문에 모터의 냉각 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.However, in the conventional motor, the upper cooling ribs 5a are provided between the ventilation openings 1b of the frame 1 so as to face upward, and the lower cooling ribs 5b are also provided on the bottom of each of the ventilation openings 1b. Since each of the cooling ribs 5a and 5b interferes with the flow of air, there is a problem of lowering the cooling performance of the motor.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 항상 일정한 유량의 냉기를 모터에 공급할 수 있도록 함으로써 모터의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 모터의 냉각구조를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a cooling structure of a motor that can improve cooling performance of a motor by allowing a constant flow rate of cold air to be supplied to the motor.
도 1은 일반적인 세탁기용 비엘디시 모터를 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a Bieldish motor for a general washing machine.
도 2는 종래 기술에 의한 냉각구조를 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a cooling structure according to the prior art.
도 3은 본 발명에 의한 냉각구조가 구비된 세탁기용 비엘디시 모터를 보인 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of a washing machine Bieldish motor with a cooling structure according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 냉각구조를 보인 평면도.Figure 4 is a plan view showing a cooling structure according to the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
11 ; 프레임 11a ; 축 결합공11; Frame 11a; Shaft coupling hole
11b ; 통풍구 12 ; 고정자11b; Vents 12; Stator
13 ; 회전자 14 ; 냉각 블레이드13; Rotor 14; Cooling blade
S ; 확산공간부S; Diffusion space part
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 축 결합공이 형성된 프레임의 내부에 회전자 및 고정자가 위치하는 모터에 있어서; 상기 축 결합공을 중심으로 그 동심원상에 통풍구를 형성하고, 상기 통풍구의 외측에는 프레임 내부로 유입되는 공기의 동압을 정압으로 변환시키는 동시에 흡입된 공기를 모터의 내부로 안내하도록 수개의 냉각 블레이드를 설치하며, 상기 냉각 블레이드의 외측에는 유체 속도에 의한 운동에너지를 압력에너지로 바뀌게 하는 확산공간부를 형성하는 것을 특징으로 하는 모터의 냉각구조가 제공된다.In the motor in which the rotor and the stator is located in the frame in which the shaft coupling hole is formed to achieve the object of the present invention as described above; Vents are formed on the concentric circles around the shaft coupling holes, and on the outside of the vent holes, several cooling blades are provided to convert the dynamic pressure of the air flowing into the frame into the static pressure and to guide the sucked air into the motor. The cooling structure of the motor is provided on the outside of the cooling blade to form a diffusion space for changing the kinetic energy due to the fluid velocity into the pressure energy.
이하, 본 발명에 의한 모터의 냉각구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the cooling structure of the motor according to the present invention will be described according to the embodiment shown in the accompanying drawings.
본 발명에 의한 모터의 냉각구조는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 고정자(12) 및 회전자(13)가 결합되는 프레임(11)의 내부에 회전축(A)이 삽입 결합되도록 축 결합공(11a)을 형성하고, 상기 축 결합공(11a)을 중심으로 동심원상에 소정 간격을 두고 통풍구(11b)를 형성하며, 상기 통풍구(11b)의 외측에는 프레임(11) 내부로 유입되는 공기의 동압을 정압으로 변환시키는 역할을 하는 동시에 흡입된 공기를 모터의 내부로 안내하도록 수개의 냉각 블레이드(14)를 설치하고, 상기 냉각 블레이드(14)를 중심으로 소정 간격을 두고 그 외측에 유체 속도에 의한 운동에너지를 압력에너지로 바뀌도록 하여 프레임(11) 내부의 압력을 상승시키는 확산공간부를 형성한다.3 and 4, the cooling structure of the motor according to the present invention is coupled to the shaft so that the rotation shaft A is inserted into the inside of the frame 11 to which the stator 12 and the rotor 13 are coupled. The air 11a is formed, and the air vent 11b is formed at a predetermined interval on the concentric circle about the shaft coupling hole 11a, and the air flowing into the frame 11 outside the air vent 11b. And a plurality of cooling blades 14 are installed to guide the intake air into the motor at the same time, and the fluid velocity outside the cooling blades 14 at predetermined intervals. By converting the kinetic energy by the pressure energy to form a diffusion space to increase the pressure inside the frame (11).
그리고 상기 냉각 블레이드(14)에 의해 발생된 풍량이 코일 끝단으로 치우쳐 흐르는 것을 방지하기 위해 프레임(11)의 내주면에는 유동조절판(15)을 설치한다.In addition, the flow control plate 15 is installed on the inner circumferential surface of the frame 11 to prevent the amount of air generated by the cooling blade 14 from flowing toward the end of the coil.
이때, 상기 냉각 블레이드(14)는 회전자(13)의 접선 방향에 수직으로 설치하는데, 이는 세탁기의 포 꼬임 등을 방지하기 위해 회전자(13)의 회전 방향이 정방향 및 역방향을 주기적으로 수행하도록 설계되기 때문에 외부의 찬 공기가 회전자(13)의 회전 방향에 상관없이 항상 일정하게 유입되도록 하기 위함이다.At this time, the cooling blade 14 is installed perpendicular to the tangential direction of the rotor 13, which is to allow the rotation direction of the rotor 13 to perform the forward and reverse periodically to prevent the twist of the washing machine, etc. Since it is designed to ensure that the outside cold air is always constantly introduced regardless of the rotation direction of the rotor (13).
따라서, 세탁을 하기 위해 고정자 및 회전자(13)의 작동에 의해 회전자(13)가 회전하게 되면 모터 외부의 공기는 회전자(13)의 회전에 의한 원심력에 의해서 통풍구(11b)를 통해 프레임(11) 내부로 흡입된다.Therefore, when the rotor 13 is rotated by the operation of the stator and the rotor 13 for washing, the air outside the motor is framed through the air vent 11b by the centrifugal force caused by the rotation of the rotor 13. (11) is sucked into the interior.
이와 같이 프레임(11) 내부로 유입된 흡입 공기는 유동조절판(15)을 통과하여 자연대류에 의해 상승하면서 고정자 및 회전자(13)에서 발생하는 발열량을 냉각하게 된다.In this way, the intake air introduced into the frame 11 passes through the flow control plate 15 and rises due to natural convection, thereby cooling the amount of heat generated by the stator and the rotor 13.
이때, 냉각 블레이드(14)의 회전에 의한 공기는 원심력에 의한 회전에너지가 압력에너지로 바뀌어 정압이 주변보다 높은 상태로 바뀌게 되고, 상기 냉각 블레이드(14)와 유동조절판(15) 사이에 형성된 확산공간부(S)에서는 유체 속도에 의한 운동에너지가 다시 압력에너지로 바뀌게 되므로 프레임(11)의 내부는 주변보다 상대적으로 압력이 높게 된다.At this time, the air by the rotation of the cooling blade 14 is changed to the rotational energy of the centrifugal force to the pressure energy, the static pressure is changed to a higher state than the surroundings, the diffusion space formed between the cooling blade 14 and the flow control plate 15 In the part S, since the kinetic energy due to the fluid velocity is changed back to the pressure energy, the pressure of the inside of the frame 11 is higher than that of the surroundings.
이와 같이 프레임 내부의 고압으로 인해 모터 내부의 발열량은 프레임 쪽으로 역류되지 않고 외부로부터 유입된 찬 공기와 함께 자연 대류에 의해 상승하여 베어링하우징 쪽으로 빠져나가게 된다.Thus, due to the high pressure inside the frame, the amount of heat generated inside the motor does not flow back toward the frame, but rises due to natural convection with cold air introduced from the outside to escape to the bearing housing.
따라서, 냉각 블레이드(14)의 회전에 의한 정압 상승의 효과가 크기 때문에 코일이 매우 촘촘하게 감겨 있고 회전자(13)와 고정자(12) 사이의 간격이 작아 고정자(12)의 유동저항이 크더라도 항상 일정한 유량의 냉기를 공급할 수 있게 된다.Therefore, since the effect of the static pressure rise due to the rotation of the cooling blade 14 is large, the coil is very tightly wound and the spacing between the rotor 13 and the stator 12 is small, so that the flow resistance of the stator 12 is always large. It is possible to supply a constant flow of cold air.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 냉각구조는 냉각 블레이드의 회전에 의한 정압 상승의 효과가 크기 때문에 코일이 매우 촘촘하게 감겨 있고 회전자와 고정자 사이의 간격이 작아 고정자의 유동저항이 크더라도 항상 일정한 유량의 냉기를 공급할 수 있으며, 아울러 냉각 블레이드에 의한 유동방향이 자연대류에 의한 유동방향과 일치하므로 모터의 냉각을 효율적으로 수행하게 된다.As described above, the cooling structure according to the present invention has a large effect of increasing the static pressure due to the rotation of the cooling blades, so that the coil is very tightly wound and the distance between the rotor and the stator is small, so that the flow resistance of the stator is always constant. The cooling air of the flow rate can be supplied, and the cooling direction of the motor can be efficiently performed because the flow direction by the cooling blade coincides with the flow direction by natural convection.
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| KR100317360B1 (en) | 2001-12-22 |
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