KR20140073005A - 셀프 수냉식 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀프 수냉식 모터에 관한 것으로서, 내부공간을 갖으며 중앙에 축공이 형성된 하우징과, 하우징의 내부공간 내에서 하우징의 축공을 통해 외부로 연장된 샤프트를 구비하며 하우징에 대해 회전될 수 있게 설치된 회전자와, 하우징의 내면에 회전자와 대향되게 설치된 고정자를 갖는 모터에 있어서, 샤프트를 하우징에 회전되게 지지하는 상부 및 하부 지지부를 통해 냉각유가 하우징과 샤프트를 통해 순환될 수 있도록 상부 지지부로부터 하우징의 내부를 경유하여 하부지지부로 이어지게 제1내부유로가 형성되어 있고, 샤프트에는 제1내부 냉각유로의 하단과 연통되는 하부개구와, 내부 냉각유로의 상단과 연통되는 상부개구가 마련되어 있고, 하부개구와 상부개구와 각각 연통되게 하부개구로부터 상방으로 연장되되 내벽에 회전에 의해 상승 또는 하강 선회류를 형성할 수 있게 나선홈 또는 나선돌기가 형성된 제2냉각유로가 형성되어 있다. 이러한 셀프 수냉식 모터에 의하면, 회전자의 회전시 내부의 유체가 내벽의 나선홈 또는 나선돌기에 의해 상승 또는 하강 선회류를 발생시킴으로써 자체 냉각유의 순환을 유도할 수 있어 자체 냉각유의 순환이 이루어지는 장점을 제공한다.

Description

셀프 수냉식 모터{self water cooling motor}
본 발명은 셀프 수냉식 모터에 관한 관한 것으로서, 상세하게는 회전자의 회전에 연동되어 냉각유를 회전자 내부로부터 고정자의 하우징을 통해 순환시킬 수 있도록 된 셀프 수냉식 모터에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 회전력을 샤프트를 통해 발생할 수 있도록 된 전력기기로서, 다양한 용도로 사용되고 있다.
이러한 모터의 구동시 발생되는 구동열을 냉각시키기 위해 외기를 이용하는 공냉식과, 액체를 이용하는 수냉식이 있다.
수냉식의 경우 대부분 고정자가 설치된 하우징 내외로 냉각유를 주입하여 순환시킬 수 있도록 되어 있고, 냉각효율을 향상시키기 위해 고정자에 냉각유로를 형성한 방식이 국내 공개특허 제10-2009-0001045호에 개시되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 수냉방식은 외부의 동력을 이용하여 모터의 하우징을 통해 냉각유를 순환시키는 방식으로 외부의 동력원이 요구되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 모터의 회전구동시 자체적으로 수냉방식의 냉각유 순환에 의해 구동열을 냉각시킬 수 있는 셀프 수냉식 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 셀프 수냉식 모터는 내부공간을 갖으며 중앙에 축공이 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부공간 내에서 상기 하우징의 축공을 통해 외부로 연장된 샤프트를 구비하며 상기 하우징에 대해 회전될 수 있게 설치된 회전자와, 상기 하우징의 내면에 상기 회전자와 대향되게 설치된 고정자를 갖는 모터에 있어서, 상기 샤프트를 상기 하우징에 회전되게 지지하는 상부 및 하부 지지부를 통해 냉각유가 상기 하우징과 상기 샤프트를 통해 순환될 수 있도록 상기 상부 지지부로부터 상기 하우징의 내부를 경유하여 상기 하부지지부로 이어지게 제1내부유로가 형성되어 있고, 상기 샤프트에는 상기 제1내부 냉각유로의 하단과 연통되는 하부개구와, 상기 내부 냉각유로의 상단과 연통되는 상부개구가 마련되어 있고, 상기 하부개구와 상기 상부개구와 각각 연통되게 상기 하부개구로부터 상방으로 연장되되 내벽에 회전에 의해 상승 또는 하강 선회류를 형성할 수 있게 나선형태의 나선체가 형성된 제2냉각유로가 형성되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 나선체는 상기 제2냉각유로의 내벽에서 내경이 좁아지는 방향으로 돌출된 나선돌기로 형성되어 있고, 상기 나선돌기의 상기 내벽으로부터의 내벽과 대향되는 종측면까지의 돌출높이가 상기 종측면의 상하방향의 폭 보다 길게 형성되어 있고, 상기 종측면의 상단에서 상방의 상기 내벽으로 진행되는 부분은 호형곡선 형태로 형성되어 있고, 상기 내벽으로부터 상기 종측면의 저면까지는 직선형태로 형성된다.
또한, 상기 나선돌기에 의해 형성되는 내경은 상기 나선돌기의 내벽으로부터의 돌출높이 보다 작게 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 나선체는 나선홈형태로 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 회전축의 상부 개구와 하부개구에 대응되는 상기 상부 지지부와 상기 하부지지부는 로터리 조인트에 의해 상기 하우징의 제1내부유로를 통해 유체를 순환시킬 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 회전축의 제2냉각내유로 내에서 상기 회전축의 회전에 의해 선회되면서 냉각유의 상승 또는 하강을 보조하는 보조 냉각날개;를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 외주면에는 외기와의 접촉면적을 늘릴 수 있도록 돌출된 다수의 냉각핀이 형성되어 있다.
본 발명에 따른 셀프 수냉식 모터에 의하면, 회전자의 회전시 내부의 유체가 내벽의 나선홈 또는 나선돌기에 의해 상승 또는 하강 선회류를 발생시킴으로써 자체 냉각유의 순환을 유도할 수 있어 자체 냉각유의 순환이 이루어지는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 셀프 수냉식 모터를 나타내 보인 단면도이고,
도 2는 도 1의 샤프트의 일부를 절단하여 나타내 보인 부분 절단 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 샤프트를 나타내 보인 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 샤프트를 나타내 보인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 셀프 수냉식 모터를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 수냉식 모터를 나타내 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 샤프트의 일부를 절단하여 나타내 보인 부분 절단 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 셀프 수냉식 모터(100)는 하우징(110), 고정자(120), 회전자(130)를 구비한다.
하우징(110)은 고정자(120) 및 회전자(130)가 설치되는 내부공간(112)을 갖으며 중앙에 회전자(130)의 샤프트(133)가 외부로 연장되게 설치되는 축공(114)이 형성되어 있다.
하우징(110)의 외주면에는 외기와의 접촉면적을 늘릴 수 있도록 돌출된 다수의 냉각핀(116)이 형성되어 있다.
하우징(110)에는 회전자(130)를 통해 냉각유가 순환될 수 있게 제1냉각유로(118)가 형성되어 있다.
고정자(120)는 하우징(110)의 내면에 회전자(130)와 대향되게 설치되어 있고, 인가된 전력에 의해 자력을 생성하는 권선으로 형성될 수 있다.
회전자(130)는 하우징(110)의 내부공간(112) 내에서 회전가능하게 지지되어 하우징(110)의 축공(114)을 통해 외부로 연장된 샤프트(133)와 샤프트(133)의 외주면에 설치되어 자력에 감응하는 자석(135)을 구비한다.
회전자(130)의 샤프트(133)는 하우징(110) 내에서 하우징(110)에 대해 회전되게 지지하는 상부지지부(141)와 하부지지부(143)에 의해 지지되어 있다.
또한 샤프트(133)에는 하우징(110)의 제1내부 냉각유로(118)의 하단(118a)으로부터 하부 지지부(143)를 통해 연통되는 하부개구(136)와, 제1내부 냉각유로(118))의 상단으로부터 상부지지부(141)를 통해 연통되는 상부개구(137)가 마련되어 있고, 하부개구(136)와 상부개구(137)와 각각 연통되게 하부개구(136)로부터 상방으로 연장되되 내벽에 회전에 의해 상승 또는 하강하는 선회류를 형성할 수 있게 샤프트(133)의 길이방향을 따라 나선형태로 형성된 나선홈(139)이 형성된 제2냉각유로(134)가 형성되어 있다.
여기서 나선홈(139)은 나선체의 일 예로서 적용된 것이다.
여기서 샤프트(133)의 회전방향에 따라 나선홈(139)과의 간섭에 의해 발생되는 냉각유의 선회류의 선회방향은 상승방향 또는 하강방향이 될 수 있다.
하부개구(136) 및 상부개구(137)는 원주방향을 따라 제2냉각유로(134)와 연통되게 다수가 상호 이격되어 형성되어 있다.
여기서, 상부 지지부(141)와 하부지지부(143)는 제1냉각유로(118)와 제2냉각유로(134)를 상부개구(137)와 하부개구(136)를 통해 상호 연통되게 하는 연통공간을 제공하면서 베어링에 의해 회전가능하게 할 수 있도록 된 로터리 조인트가 적용된다.
이러한 구조에서 냉각유는 제1냉각유로(118)의 하단(118a)으로부터 하부개구(136), 제2냉각유로(134), 상부개구(137), 제1냉각유로(118)의 상단(118b)을 통해 순환될 수 있다.
냉각유는 오일이 적용되는 것이 바람직하다.
이러한 구조의 모터(110)는 모터(110)의 가동에 의해 회전자(130)가 회전하게 되면, 회전자(130)의 선회에 의해 샤프트(133)이 제2냉각유로(134) 유로 내에 있는 냉각유가 샤프트(133)의 선회에 의해 나선홈(139)의 나선진행방향을 따라 승강 또는 하강하는 선회류가 발생되고, 이러한 선회류에 의해 냉각유가 제1냉각유로를 통해 순환되면서 냉각이 원할하게 이루어진다.
한편, 냉각유의 순환효율을 높일 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 샤프트(133)의 제2냉각유로(134) 내에서 회전에 의해 선회되면서 냉각유의 상승 또는 하강을 보조하는 보조 냉각날개(235)가 더 마련될 수 있다.
여기서 보조 냉각날개(235)는 샤프트(133)의 길이방향에 나란한 방향으로 연장된 지지봉(232)에 회전가능하게 설치되어 있다.
한편, 나선홈과는 다르게 나선돌기가 적용될 수 있고 그 예가 도 4에 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 제2냉각유로(134) 내에 나선체로서 적용된 나선돌기(239)는 제2냉각유로(134)의 내벽에서 내경이 좁아지는 방향으로 돌출되게 형성되어 있다.
바람직하게는 나선돌기(239)는 내벽으로부터의 내벽과 대향되는 종측면(239a)까지의 돌출높이(d)가 종측면(239a)의 상하방향의 폭(W) 보다 길게 형성되고, 종측면(239a)의 상단에서 상방의 내벽으로 진행되는 부분(239b)은 호형곡선 형태로 형성되어 있고, 내벽으로부터 종측면(239a)의 저면(239c)까지는 직선형태로 형성된다.
또한, 나선돌기(239)에 의해 형성되는 내경(S)은 나선돌기(239)의 내벽으로부터의 돌출높이(d) 보다 작게 형성된다.
이러한 나선돌기(239)는 냉각유와의 간섭영역을 증가시키면서도 선회류의 발생 효율을 높여 냉각유의 순환효율을 높일 수 있다.
이상에서 설명된 셀프 수냉식 모터(100)에 의하면 모터(100)의 구동시 샤프트(133)의 회전에 연동되어 나선홈(139) 또는 나선돌기(239)의 간섭에 의한 승강 또는 하강의 선회류 생성에 의해 냉각유가 하우징(110)과 샤프트(133)를 경유하는 제1 및 제2냉각유로(118)(134)를 통해 자체 순환됨으로써 냉각효율을 높일 수 있으면서도 별도의 냉각유 순환을 위한 장치가 필요 없는 장점을 제공한다.
110: 하우징 118: 제1냉각유로
120: 고정자 130: 회전자
133: 샤프트 134: 제2냉각유로
139: 나선홈 239: 나선돌기

Claims (7)

  1. 내부공간을 갖으며 중앙에 축공이 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부공간 내에서 상기 하우징의 축공을 통해 외부로 연장된 샤프트를 구비하며 상기 하우징에 대해 회전될 수 있게 설치된 회전자와, 상기 하우징의 내면에 상기 회전자와 대향되게 설치된 고정자를 갖는 모터에 있어서,
    상기 샤프트를 상기 하우징에 회전되게 지지하는 상부 및 하부 지지부를 통해 냉각유가 상기 하우징과 상기 샤프트를 통해 순환될 수 있도록 상기 상부 지지부로부터 상기 하우징의 내부를 경유하여 상기 하부지지부로 이어지게 제1내부유로가 형성되어 있고,
    상기 샤프트에는 상기 제1내부 냉각유로의 하단과 연통되는 하부개구와, 상기 내부 냉각유로의 상단과 연통되는 상부개구가 마련되어 있고, 상기 하부개구와 상기 상부개구와 각각 연통되게 상기 하부개구로부터 상방으로 연장되되 내벽에 회전에 의해 상승 또는 하강 선회류를 형성할 수 있게 나선형태의 나선체가 형성된 제2냉각유로가 형성된 것을 특징으로 하는 셀프 수냉식 모터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나선체는 상기 제2냉각유로의 내벽에서 내경이 좁아지는 방향으로 돌출된 나선돌기로 형성되어 있고, 상기 나선돌기의 상기 내벽으로부터의 내벽과 대향되는 종측면까지의 돌출높이가 상기 종측면의 상하방향의 폭 보다 길게 형성되어 있고, 상기 종측면의 상단에서 상방의 상기 내벽으로 진행되는 부분은 호형곡선 형태로 형성되어 있고, 상기 내벽으로부터 상기 종측면의 저면까지는 직선형태로 형성된 것을 특징으로 하는 셀프 수냉식 모터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 나선돌기에 의해 형성되는 내경은 상기 나선돌기의 내벽으로부터의 돌출높이 보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 셀프 수냉식 모터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전축의 상부 개구와 하부개구에 대응되는 상기 상부 지지부와 상기 하부지지부는 로터리 조인트에 의해 상기 하우징의 제1내부유로를 통해 유체를 순환시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 셀프 수냉식 모터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회전축의 제2냉각내유로 내에서 상기 회전축의 회전에 의해 선회되면서 냉각유의 상승 또는 하강을 보조하는 보조 냉각날개;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀프 수냉식 모터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하우징의 외주면에는 외기와의 접촉면적을 늘릴 수 있도록 돌출된 다수의 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 셀프 수냉식 모터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 냉각유는 오일인 것을 특징으로 하는 셀프 수냉식 모터.
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