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KR20160085719A - 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조 - Google Patents

모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조 Download PDF

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KR20160085719A
KR20160085719A KR1020160002450A KR20160002450A KR20160085719A KR 20160085719 A KR20160085719 A KR 20160085719A KR 1020160002450 A KR1020160002450 A KR 1020160002450A KR 20160002450 A KR20160002450 A KR 20160002450A KR 20160085719 A KR20160085719 A KR 20160085719A
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웬-산 초우
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Abstract

본 발명은 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조에 관한 것으로, 특히 모터 하우징 외주면에는 복수의 융기된 바람 가이드용 커버가 구비된 냉각 케이스를 끼움 설치하고, 상술한 바람 가이드용 커버는 하우징 상의 통풍구의 상부에 위치하며 바람 가이드구는 냉각 블레이드에 의해 생성된 전진 기류가 모터의 하우징 내부에 진입하도록 직접 가이드 및 수용하고 회전자 중의 정류자(commutator) 및 탄소 브러시(carbon brush)가 서로 접촉 마찰하여 생성되는 고열을 강력하게 해소할 수 있고, 또한 전기자 철심(armature core)에 감겨진 전기자 권선(armature winding) 및 하우징 내주벽에 장착된 자석의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있으며, 모터의 하우징 내부에 열이 쉽게 누적되지 않음으로써 모터 운전의 최고 출력을 발휘하게 하여 모터의 운전 효율을 높이는 동시에 모터의 사용 수명을 연장할 수 있는 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조에 관한 것이다.

Description

모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조{Cooling structure for holding down temperature rise in motor}
본 발명은 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조에 관한 것으로, 특히 모터 하우징 외주면에는 복수의 융기된 바람 가이드용 커버가 구비된 냉각 케이스를 끼움 설치하고, 상술한 바람 가이드용 커버는 하우징 상의 통풍구의 상부에 위치하며 바람 가이드구는 냉각 블레이드에 의해 생성된 전진 기류가 모터의 하우징 내부에 진입하도록 직접 가이드 및 수용하고 모터의 회전자가 작동 과정에서 발생되는 고열로 인한 온도 상승 현상이 일어나지 않아서 모터의 운전 효율을 높일 수 있는 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조에 관한 것이다.
현재의 과학기술분야에서 모터는 매우 보편적으로 사용되는 동력 기구다. 하지만 큰 전력을 공급하는 대형 모터나 작은 전력을 공급하는 소형 모터에 관계 없이, 모터에서 회전자를 기동시켜 작동한 후 전기자 철심(armature core), 전기자 권선(armature winding), 정류자(commutator) 등의 구조를 포함하는 전기자(armature)(또는 회전자(rotor)로 통칭) 및 하우징 내주벽에 장착된 자석은 모두 고열이 발생하여 온도가 상승하게 되며, 특히 전기자 중의 정류자(commutator)와 탄소 브러시(carbon brush) 양자 사이의 접촉 마찰작용에 의해 전체 전기자에 고열이 발생할 뿐만 아니라 이러한 고열로 인해 탄소 브러시에 탄소가 누적되는 문제점이 발생하기 쉬워서 전류의 흐름에 영향을 줄 수 있고, 또한 모터 하우징 내에 누적된 고열은 하우징 내주벽에 장착된 자석의 자력에도 영향을 줘서 자력이 감쇠하여 모터의 운전 효율도 점차 떨어지게 된다. 또한, 현재 주거생활에 응용되는 작은 전력의 모터에 있어서, 예를 들어서 차량의 타이어가 파손된 후 긴급조치용 타이어 고무액 보충 및 공기 충전용 공기압축기 등은 일부 국가들에서는 고속도로에서 타이어 파손이 일어날 때 차량 운전자가 법령에 의해 규정된 시한 내에 수리를 완료하고 차량을 사고 발생지점으로부터 이동시킴으로써 뒤에서 오는 차량에 의한 추돌을 방지하여 모든 차량 운전자의 안전을 도모하고 있으므로 사용하고 있는 모터는 단시간 내에 타이어 파손 문제를 처리해야 하는 상황에 놓이게 된다. 이때, 모터는 회전자가 빠르게 회전하는 과정 중에 생성되는 고열은 대부분 모터 하우징 내부에 누적되어 열을 효과적으로 냉각시킬 수 없는 상태에 놓이게 되고 모터의 운전 효율이 떨어지게 되며, 일정한 온도까지 상승한 후에는 전기자 중의 전기자 권선의 절연물이 파괴되어 전기자 권선의 단락을 일으켜서 전체 모터가 타버리게 되고 심지어는 다른 위험도 야기할 수 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위해 현재 보편적으로 사용되는 기술에서는 모두 모터 축심 부위에 냉각 블레이드를 장착하여 모터 축심이 작동하는 과정에서 온도가 급속하게 상승하는 것을 방지하지만 이러한 기술은 단지 냉각 블레이드의 전진하는 풍력이 모터의 하우징 외부 둘레의 표면을 거치는 것뿐이기에 실질적으로는 모터 하우징 내부의 전기자가 적시에 냉각될 수 있도록 풍력을 효과적으로 제공할 수 없으며, 특히 전류가 통과하는 전기자 권선에서 생성되는 고열은 냉각될 수 없기에 현재 사용되고 있는 모터의 하우징 내에 열이 쉽게 누적되는 문제점은 여전히 해결되지 않고 있다.
본 발명의 주된 목적은 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조를 제공하는 것으로서, 상기 모터의 하우징 외주면에는 복수의 융기된 바람 가이드용 커버가 구비된 냉각 케이스를 끼움 설치하고, 상술한 바람 가이드용 커버는 하우징 상의 통풍구의 상부에 위치하며 바람 가이드구는 냉각 블레이드에 의해 생성된 전진 기류가 모터의 하우징 내부에 진입하도록 직접 가이드 및 수용하고, 작동 중인 회전자에 의해 생성되는 고열을 강력하게 냉각하여 모터의 하우징 내부에 열이 쉽게 누적되지 않음으로써 모터 운전의 최고 출력을 발휘하게 하여 모터의 운전 효율을 높이는 동시에 모터의 사용 수명을 연장할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 냉각 구조의 일 양태는, 전방 단부가 밀폐면이고 밀폐면 중앙부위에는 베어링이 장착되고 밀폐면 상에는 복수의 관통홀이 구비되고 후방 단부는 개구가 구비되며, 링형 둘레면 상에는 적어도 하나의 관통되는 통풍구가 구비되는 통 모양의 하우징; 하우징 내에 장착되어 회전할 수 있는 회전자 모듈; 중앙부위에는 베어링이 장착되고, 전술한 하우징의 개구를 밀폐시키는 커버체; 전술한 회전자 모듈의 회전축 상에 장착되고 또한 커버체 외측면에 위치하는 냉각 블레이드;를 포함하는 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조에 있어서, 모터 하우징 외주면에는 복수의 융기된 바람 가이드용 커버가 구비된 냉각 케이스를 끼움 설치하고, 바람 가이드용 커버는 하우징 외부 원주면에 각도를 갖는 경사면 모양의 상판이 융기되고, 상기 상판의 양측 가장자리에는 냉각 케이스와 일체로 연결되는 측판이 각각 연장되고, 두 개의 측판과 상판 사이에는 바람 가이드구가 형성되고, 상기 바람 가이드용 커버는 전술한 하우징 상의 통풍구 상부에 위치하고, 바람 가이드용 커버의 상판의 예각면은 바람을 맞이하는 면으로서 전술한 냉각 블레이드가 회전할 때 생성되는 전진 기류를 직접 가이드 및 수용할 수 있으며, 상술한 바람 가이드용 커버는 하우징 상의 통풍구의 상부에 위치하며 상술한 바람 가이드용 커버의 바람 가이드구는 냉각 블레이드에 의해 생성된 전진 기류가 모터의 하우징 내부에 진입하도록 직접 가이드 및 수용할 수 있기에 모터의 하우징 내부에 열이 쉽게 누적되지 않게 하고, 두 개의 융기된 바람 가이드용 커버 사이에 전후 관통되어 막힘이 없는 관통 틈새가 형성되어, 하우징 내부에 진입하지 않은 전진 기류가 관통 틈새를 통해 하우징의 외표면을 거치게 하여 외부 하우징도 동시에 냉각되게 하는 것을 특징으로 하는 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모터의 입체도다.
도 2는 본 발명에 따른 모터의 다른 각도에서 관찰한 입체도다.
도 3은 본 발명에 따른 모터의 일부 부품 분해도다.
도 4는 본 발명에 따른 모터의 입체 분해도다.
도 5는 본 발명의 외관 평면도다.
도 6은 도 5의 A-A 단면을 나타내며, 전진 기류가 모터 하우징 내에 진입하여 냉각 작용을 하는 것을 나타내는 사용 상태도다.
도 7은 도 5의 B-B 단면을 나타내며, 전진 기류가 모터 하우징 내에 진입하여 냉각 작용을 하는 것을 나타내는 사용 상태도다.
도 8은 도 5의 C-C 단면을 나타내며, 전진 기류가 모터 하우징 내에 진입하여 냉각 작용을 하는 것을 나타내는 사용 상태도다.
도 9 는 전진 기류가 관통 틈새를 통해 모터 하우징 외표면을 냉각 시키는 것을 나타내는 사용 상태도다.
본 발명의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해, 도 1 및 도 4를 참조하면, 모터의 기본 구조는 많이 공개되고 보급된 기술이기에 본 발명에서는 기본적인 구성요소만 약간 언급하고 작동 원리에 대해서는 추가로 설명하지 않는다. 모터는 통 모양의 하우징(1)을 포함하고, 상기 하우징(1)의 전방 단부는 밀폐면(101)이고 밀폐면(101) 중앙부위에는 베어링(11)이 장착되고 밀폐면(101) 상에는 복수의 관통홀(103)이 구비되고 하우징(1)의 후방 단부는 개구(102)가 구비되며, 하우징(1)의 링형 둘레면 상에는 적어도 하나의 완전하게 관통되는 통풍구(10)가 구비된다.
모터는 하우징(1) 내측 둘레벽에 한 쌍의 자석(12)을 구비하고 하우징(1) 내에는 복수의 와셔(13, 181, 182), 스러스트 링(14), 조정 시트(15), 회전축(16), 전기자 권선(172)이 감긴 전기자 철심(171), 정류자(173), 배리스타(174), 기름 방지 시트(18), 단자(19) 및 압력 링(191)을 포함하는 회전자 모듈이 장착되고, 또한 회전자 모듈의 회전축(16)은 하우징(1)의 밀폐면(101)에 장착된 베어링(11) 내에 축설된다.
커버체(2)를 포함하고 상기 커버체(2) 중앙부위에는 베어링(21)이 장착되고, 커버체(2)는 전술한 하우징(1)의 개구(102)를 밀폐 시킬 수 있으며 전술한 회전자 모듈의 회전축(16)도 커버체(2)의 베어링(21) 내에 관통 설치하는 방식으로 축결합된다(도 2 참조).
도 1을 참조하면, 냉각 블레이드(4)를 포함하고, 상기 냉각 블레이드(4)는 전술한 회전자 모듈의 회전축(16) 상에 장착되고 또한 커버체(2) 외측면에 위치한다.
도 3을 참조하면, 링형 고리 모양의 냉각 케이스(3)를 포함하고, 상기 냉각 케이스(3)는 비금속재질로 제작될 수 있고 하우징(1) 외표면에 끼움 결합되며, 냉각 케이스(3)의 상부 표면에는 복수의 서로 간격을 두고 융기되는 바람 가이드용 커버(31)가 구비되고, 상기 바람 가이드용 커버(31)는 하우징(1) 외부 원주면에서 각도를 갖는 경사면 모양의 상판(311)이 융기되고, 상기 상판(311)의 양측 가장자리에는 냉각 케이스(3)와 일체로 연결되는 측판(312, 313)이 각각 연장되고 두 개의 측판(312, 313)과 상판(311) 사이에는 바람 가이드구(314)가 형성되고, 상기 바람 가이드용 커버(31)는 전술한 하우징(1) 상의 통풍구(10) 상부에 위치하고 바람 가이드용 커버(31)의 상판(311)의 예각면은 바람을 맞이하는 면으로서 전술한 냉각 블레이드(4)가 회전할 때 생성되는 전진 기류를 직접 가이드 및 수용할 수 있다(도 5를 동시에 참조). 두 개의 융기된 바람 가이드용 커버(31) 사이에는 전후 관통되어 막힘이 없는 관통 틈새(32)가 형성된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 모터에 장착된 냉각 블레이드(4)가 회전할 때 생성되는 전진 기류는 직접 냉각 케이스(3)의 바람 가이드용 커버(31)의 바람 가이드구(314)를 따라 모터 하우징(1)의 통풍구(10)에 진입할 수 있고, 즉, 전진 기류는 두 개의 측판(312, 313) 및 상판(311)에 의해 에워싸여진 바람 가이드구(314)를 통해 진입하고, 전진 기류는 다시 통풍구(10)를 통해 모터의 하우징(1) 내부에 진입하여 하우징(1) 내의 회전자 모듈 냉각 작용을 한다. 하우징(1) 내부에 진입한 전진 기류는 도 7에 나타낸 바와 같이 탄소 브러시(192)와 정류자(173)에서 고열이 발생하기 쉬운 구간을 냉각시키는 외에도, 도 8에 나타낸 바와 같이 회전자 구간 중의 전기자 철심(171) 및 그 위에 감긴 전기자 권선(172)에 대해 냉각을 한다. 따라서, 모터 하우징(1) 내에는 열이 누적되는 현상 및 문제점이 발생하기 어렵다. 한편, 하우징(1) 내부에 진입하지 않은 전진 기류는 두 개의 바람 가이드용 커버(31) 사이의 관통 틈새(32)를 통해 하우징(1)의 외표면을 거쳐서 외부 하우징(1)도 동시에 냉각되도록 한다(도 9 참조). 하우징(1) 내부의 전진 기류는 다시 모터 하우징(1)의 밀폐면(101) 상의 관통홀(103)을 통해 고온 기류가 배출되도록 가이드되어 모터가 냉각 작용에 힘입어 열의 누적으로 인한 파손을 방지하여 모터의 사용 수명을 늘릴 수 있다.
본 발명의 냉각 케이스(3)는 금속재질일 수도 있으며, 모터에 장착된 냉각 블레이드(4)가 회전할 때 생성되는 공기 기류가 직접 냉각 케이스(3)의 바람 가이드용 커버(31)를 따라 모터 하우징(1)의 통풍구(10)에 진입하도록 하는 외에도, 자기 유도 작용에 의해 모터의 효율을 높일 수 있다.
상술한 바를 종합해 보면, 본 발명은 모터 일측에 장착된 냉각 블레이드(4)가 작동할 때 생성되는 공기 기류를 모터 통풍구(10)측으로 신속하게 가이드하여 냉각 작용을 구현함으로써 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조를 제공하고, 상기 냉각 구조는 냉각 케이스(3)로 하우징(1) 외표면에 끼움 설치하고，냉각 케이스(3)의 상부 표면에는 복수의 경사면 모양의 바람 가이드용 커버(31)가 구비되며, 상기 바람 가이드용 커버(31)에는 상부 표면과 각도를 형성하는 경사면 모양의 상판(311)이 구비되고, 상기 상판(311)의 양측 가장자리에는 냉각 케이스(3)와 일체로 연결되는 측판(312, 313)이 각각 연장되고 두 개의 측판(312, 313)과 상판(311) 사이에는 바람 가이드구(314)가 형성되고, 상기 바람 가이드용 커버(31)는 전술한 하우징(1) 상의 통풍구(10) 상부에 위치하고 바람 가이드용 커버(31)의 상판(311)의 예각면은 바람을 맞이하는 면으로서 전술한 냉각 블레이드(4)가 회전할 때 생성되는 전진 기류를 직접 가이드 및 수용할 수 있으며, 모터에 장착된 냉각 블레이드(4)가 회전할 때 생성되는 공기 기류는 직접 냉각 케이스(3)의 바람 가이드용 커버(31)를 따라 모터 하우징(1)의 통풍구(10) 부위에 진입할 수 있고 또한 통풍구(10) 부위를 통해 모터의 하우징(1) 내부에 진입함으로써 하우징(1) 내의 회전자 모듈 냉각작용을 하고, 다시 모터 하우징(1)의 밀폐면(101) 상의 관통홀(103)을 통해 고온 기류가 배출되도록 가이드하여 모터가 냉각 작용에 힘입어 열의 누적으로 인한 파손을 방지하여 모터의 사용 수명을 늘릴 수 있다.
1 : 하우징 10 : 통풍구
101 : 밀폐면 102 : 개구
11 : 베어링 103 : 관통홀
12 : 자석 13 : 와셔
14 : 스러스트 링 15 : 조정 시트
16 : 회전축 171 : 전기자 철심
172 : 전기자 권선 173 : 정류자
174 : 배리스타 18 : 기름 방지 시트
181 : 와셔 182 : 와셔
19 : 단자 191 : 압력 링
192 : 탄소 브러시 2 : 커버체
21 : 베어링 3 : 냉각 케이스
31 : 바람 가이드용 커버 311 : 상판
312, 313 : 측판 314 : 바람 가이드구
32 : 관통 틈새 4 : 냉각 블레이드

Claims (3)

  1. 전방 단부가 밀폐면이고 밀폐면 중앙부위에는 베어링이 장착되고 밀폐면 상에는 복수의 관통홀이 구비되고 후방 단부는 개구가 구비되며, 링형 둘레면 상에는 적어도 하나의 관통되는 통풍구가 구비되는 통 모양의 하우징;
    하우징 내에 장착되어 회전할 수 있는 회전자 모듈;
    중앙부위에는 베어링이 장착되고, 전술한 하우징의 개구를 밀폐시키는 커버체;
    전술한 회전자 모듈의 회전축 상에 장착되고 또한 커버체 외측면에 위치하는 냉각 블레이드;를 포함하는 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조에 있어서,
    모터 하우징 외주면에는 복수의 융기된 바람 가이드용 커버가 구비된 냉각 케이스를 끼움 설치하고, 바람 가이드용 커버는 하우징 외부 원주면에 각도를 갖는 경사면 모양의 상판이 융기되고, 상기 상판의 양측 가장자리에는 냉각 케이스와 일체로 연결되는 측판이 각각 연장되고, 두 개의 측판과 상판 사이에는 바람 가이드구가 형성되고, 상기 바람 가이드용 커버는 전술한 하우징 상의 통풍구 상부에 위치하고, 바람 가이드용 커버의 상판의 예각면은 바람을 맞이하는 면으로서 전술한 냉각 블레이드가 회전할 때 생성되는 전진 기류를 직접 가이드 및 수용할 수 있으며, 상술한 바람 가이드용 커버는 하우징 상의 통풍구의 상부에 위치하며 상술한 바람 가이드용 커버의 바람 가이드구는 냉각 블레이드에 의해 생성된 전진 기류가 모터의 하우징 내부에 진입하도록 직접 가이드 및 수용할 수 있기에 모터의 하우징 내부에 열이 쉽게 누적되지 않게 하고, 두 개의 융기된 바람 가이드용 커버 사이에 전후 관통되어 막힘이 없는 관통 틈새가 형성되어, 하우징 내부에 진입하지 않은 전진 기류가 관통 틈새를 통해 하우징의 외표면을 거치게 하여 외부 하우징도 동시에 냉각되게 하는 것을 특징으로 하는 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 케이스가 비금속재질인 것을 특징으로 하는 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 케이스는 금속재질이며, 모터에 장착된 냉각 블레이드가 회전할 때 생성되는 공기 기류가 직접 냉각 케이스의 바람 가이드용 커버를 따라 모터 하우징의 통풍구 부위에 진입하도록 하는 외에, 자기 유도 작용을 구비하여 모터의 효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 모터 내부의 온도 상승을 억제할 수 있는 냉각 구조.
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