KR100642994B1 - Drive unit - Google Patents
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Abstract
전동기를 구동원(源)으로 하는 구동장치에 있어서 전동기를 냉각하는 냉매회로를 단순화한다.In a drive device using an electric motor as a drive source, a refrigerant circuit for cooling the electric motor is simplified.
구동장치는, 전동기(M)와, 그것을 냉각하는 냉매 순환로(L)를 구동장치 케이스(10) 내에 구비한다. 냉매 순환로(L)와는 다른 제2냉매 순환로(F)를 마련하여, 제2냉매 순환로에 구동장치 케이스 내의 제1냉매 순환로의 열교환부(C)를 마련하고, 전동기를 냉각하는 제1냉매를 구동장치 케이스측 1개소의 열교환부에서의 제2냉매로의 전열(傳熱)에 의해 냉각한다. 이에 따라, 구동장치 케이스측의 냉매회로가 단순화된다.The drive device includes an electric motor M and a refrigerant circulation path L for cooling it in the drive case 10. A second refrigerant circulation path F different from the refrigerant circulation path L is provided, the heat exchange part C of the first refrigerant circulation path in the drive case is provided in the second refrigerant circulation path, and the first refrigerant for cooling the motor is driven. It cools by heat transfer to the 2nd refrigerant | coolant in the heat exchange part of one place of an apparatus case side. Thus, the refrigerant circuit on the drive case side is simplified.
구동장치, 전동기, 냉매Drive, Motor, Refrigerant
Description
도 1은 본 발명의 기본개념을 구체화한 제1실시형태를 나타낸 모식도,1 is a schematic view showing a first embodiment incorporating the basic concept of the present invention;
도 2는 본 발명을 더욱 구체화하여 하이브리드 구동장치에 적용한 제2실시형태의 시스템 구성도,2 is a system configuration diagram of a second embodiment in which the present invention is further embodied and applied to a hybrid drive device.
도 3은 제2실시형태의 구동장치의 축(軸) 위치관계를 나타낸 측면도,3 is a side view showing the axial positional relationship of the drive device according to the second embodiment;
도 4는 제2실시형태의 구동장치의 유압계(油壓系)를 나타낸 회로도,4 is a circuit diagram showing a hydraulic system of the drive device according to the second embodiment;
도 5는 상기 제2실시형태의 인버터를 일체화시킨 구동장치의 외관을 나타낸 사시도,5 is a perspective view showing an appearance of a drive device in which the inverter of the second embodiment is integrated;
도 6은 제2실시형태의 냉각계(冷却系)를 개념적으로 나타낸 모식도,6 is a schematic diagram conceptually illustrating a cooling system of a second embodiment;
도 7은 제2실시형태의 상세한 구성을 윗쪽에서 본 형상으로 나타낸 분해도,7 is an exploded view showing a detailed configuration of a second embodiment in a shape seen from above;
도 8은 도 7에 나타낸 구성 부재의 일부를 아래쪽에서 본 형상을 나타낸 분해도,FIG. 8 is an exploded view showing a shape of a part of the structural member shown in FIG. 7 as viewed from below; FIG.
도 9는 제2실시형태의 상세한 구성을 나타낸 단면도,9 is a sectional view showing a detailed configuration of a second embodiment;
도 10은 도 9의 Ⅰ-Ⅰ단면도,10 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 9;
도 11은 본 발명의 제3실시형태의 냉각계를 개념적으로 나타낸 모식도,11 is a schematic diagram conceptually showing a cooling system according to a third embodiment of the present invention;
도 12는 본 발명의 제4실시형태의 냉각계를 개념적으로 나타낸 모식도,12 is a schematic diagram conceptually illustrating a cooling system according to a fourth embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 제5실시형태를 개념적으로 나타낸 모식단면도, 13 is a schematic sectional view conceptually showing a fifth embodiment of the present invention;
도 14는 제5실시형태의 냉각계를 개념적으로 나타낸 모식도,14 is a schematic diagram conceptually illustrating a cooling system of a fifth embodiment;
도 15는 본발명의 제6실시형태를 개념적으로 나타낸 모식단면도,15 is a schematic sectional view conceptually showing the sixth embodiment of the present invention;
도 16은 도 15의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 15.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
M : 모터(전동기) G : 제너레이터(generator)(발전기)M: Motor (Electric Motor) G: Generator (Generator)
U : 인버터(inverter) 10 : 구동장치 케이스U: Inverter 10: Drive Case
10i, 10j : 댐(dam) 11 : 격벽(隔璧)10i, 10j: dam 11: partition wall
12 : 격리 부재 12b : 연통공(連通孔)12:
20 : 스테이터(stator) 22 : 로터(rotor)20: Stator 22: Rotor
22a : 방출공(放出孔) L : 제1냉매 순환로22a: discharge hole L: first refrigerant circulation passage
L5 : 제1냉매의 유로(流路) L8 : 로터내(內) 유로(油路)(流路)L 5 : flow path of the first refrigerant L 8 : flow path in the rotor
R4, R5 : 오리피스(orifice) C0, C1, C2 : 냉매탱크R 4 , R 5 : Orifice C 0 , C 1 , C 2 : Refrigerant tank
C : 열교환부 C3 : 제1실(室)C: heat exchanger C 3 : first chamber
C4 : 제2실 F : 제2냉매 순환로C 4 : 2nd chamber F: 2nd refrigerant circulation path
H : 냉각부H: cooling part
본 발명은 동력원으로서 전동기를 이용하는 구동장치에 관한 것이며, 특히 전기자동차용 구동장치와 하이브리드 구동장치에 있어서의 냉각 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
전동기를 차량의 구동원으로 하는 경우, 주행상태에 따라 전동기에 걸리는 부하(負荷)가 크게 변동하기 때문에, 특히 고(高) 부하시의 발열에 대처하기 위해 냉각을 필요로 한다. 그런 이유로, 종래 전동기를 냉각하기 위하여 구동장치 케이스에 수로(水路)를 마련하고, 그 수로에 물을 흐르게 하여, 물에 의해 전동기를 냉각하는 일본 특허공개 평7-288949호 공보에 개시된 기술이 있다.When the electric motor is used as the driving source of the vehicle, the load applied to the electric motor varies greatly depending on the running state, and therefore cooling is required in order to cope with heat generation during high loads. For this reason, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-288949 for providing a water channel in a drive case for cooling a conventional electric motor, allowing water to flow through the water channel, and cooling the electric motor with water. .
그러나, 상기 종래기술의 구성에서는 케이싱 외주에 형성한 나선상(螺旋狀)의 홈에 냉각수를 흘리는 파이프를 감아, 그 파이프의 원형(圓形) 단면(斷面)의 대략 반을 그 케이싱 외주면으로부터 노출시킨 구성으로 되어 있기 때문에, 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 제조비용이나 공간의 관점에서 불리하게 된다.However, in the structure of the prior art, a pipe for flowing coolant is wound around a spiral groove formed in the casing outer periphery, and approximately half of the circular cross section of the pipe is exposed from the casing outer periphery. Because of this configuration, not only the structure is complicated but also disadvantageous in terms of manufacturing cost and space.
그래서, 본 발명은 보다 간단한 구동장치 케이스 구조로 구동장치 케이스에 내장된 전동기를 효율 좋게 냉각할 수 있는 구동장치를 제공하는 것을 제1목적으로 한다.Therefore, a first object of the present invention is to provide a drive device capable of efficiently cooling an electric motor embedded in the drive case with a simpler drive case structure.
그런데, 전동기는 그 제어를 위한 제어장치(교류전동기의 경우는 인버터)를 필요로 한다. 이러한 인버터 등의 제어장치는, 전동기에 대하여 파워 케이블로 접속되는 것이기 때문에, 전동기와는 분리시켜 적당한 위치에 배치가능하지만, 차량 탑재상의 편의성 때문에, 전동기와 일체화시키는 배치가 채택되는 경우가 있다. 이와 같이 제어장치를 전동기와 일체화시킨 경우, 제어장치는 자신의 소자(素子)에 의한 발열로 온도상승할 뿐 아니라, 전동기의 열을 구동장치 케이스를 개재하여 받게 되므로, 냉각을 필요로 하게 된다.By the way, the motor requires a control device (inverter in the case of an alternating current motor) for its control. Since a control device such as an inverter is connected to a motor by a power cable, the controller can be separated from the motor and disposed at an appropriate position. However, due to the convenience of vehicle mounting, an arrangement integrating with the motor may be adopted. When the control device is integrated with the electric motor in this way, the control device not only rises in temperature due to heat generated by its own element, but also receives heat from the motor via the drive case, and thus requires cooling.
따라서, 본 발명은 이와 같이 인버터를 구동장치 케이스에 일체화시킨 경우에도, 인버터와 전동기를 함께 유효하게 냉각할 수 있는 구동장치를 제공하는 것을 보다 구체적인 제2목적으로 한다.Accordingly, the present invention has a more specific second object to provide a drive device capable of effectively cooling the inverter and the motor together even when the inverter is integrated in the drive case.
상기 제1목적을 달성하기 위하여, 본발명은 전동기와 그 전동기를 냉각하는 제1냉매 순환로를 구동장치 케이스 내에 구비하는 구동장치에 있어서, 상기 제1냉매 순환로와는 다른 제2냉매 순환로가 마련되고, 그 제2냉매 순환로는 제1냉매 순환로의 열(熱)교환부를 가지며, 전동기를 냉각하는 제1냉매는 열교환부에서의 제2냉매로의 전열(傳熱)에 의해 냉각되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the first object, the present invention provides a drive device including a motor and a first refrigerant circulation path for cooling the motor in a drive case, wherein a second refrigerant circulation path different from the first refrigerant circulation path is provided. The second refrigerant circulation path has a heat exchange part of the first refrigerant circulation path, and the first refrigerant for cooling the motor is cooled by heat transfer from the heat exchange part to the second refrigerant path. .
상기 구성에 있어서, 상기 전동기를 제어하는 인버터를 구비하는 경우, 제2냉매 순환로는 인버터를 냉각하는 냉각부를 가지는 구성을 채택하는 것이 효과가 있다.In the above configuration, when the inverter is provided to control the electric motor, it is effective to adopt the configuration having a cooling unit for cooling the inverter.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 열교환부는 제2냉매 순환로에 있어서의 인버터의 냉각부보다 하류측에 배치된 구성을 채택하면 더욱 효과가 있다.Moreover, in the said structure, it is further effective if the said heat exchange part adopts the structure arrange | positioned downstream from the cooling part of the inverter in a 2nd refrigerant circulation path.
다음으로, 제2목적을 달성하기 위하여, 상기 구동장치 케이스는 그 케이스에 인버터를 부착하기 위한 격벽(隔璧)을 구비하고, 그 격벽과 제1냉매 순환로의 사이에 제2냉매의 유로(流路)가 형성되어, 상기 인버터의 냉각부가 격벽으로 된 구성을 채택하는 것이 효과가 있다. Next, in order to achieve the second object, the drive case has a partition wall for attaching an inverter to the casing, and a flow path of the second refrigerant between the partition wall and the first refrigerant circulation path is provided. A path is formed, and it is effective to adopt a configuration in which the cooling section of the inverter is a partition wall.
상기 구성에 있어서, 상기 제2냉매의 유로(流路) 내에 격벽측에 면(面)하는 제1실(室)과 제1냉매 순환로측에 면하는 제2실을 획정(劃定)하는 격리수단이 마련되고, 제1실과 제2실은 제2냉매 순환로에 있어서의 상류측을 제1실로 하고, 하류측을 제2실로 하는 관계로 상호 연이어 통하게(連通) 된 구성을 채택하면 더욱 효과가 있다.The said structure WHEREIN: The isolation | separation which defines the 1st chamber which faces the partition side in the flow path of the said 2nd refrigerant | coolant, and the 2nd chamber which faces the 1st refrigerant circulation path side. Means are further provided that the first chamber and the second chamber adopt a configuration in which the upstream side of the second refrigerant circulation path is the first chamber and the downstream side is the second chamber, so that the first chamber and the second chamber communicate with each other. .
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 제2냉매의 유로 내에 격벽측에 면하는 제1실과 제1냉매 순환로측에 면하는 제2실을 획정하는 격리수단이 마련되고, 제1실과 제2실은 제2냉매 순환로에 병렬로 접속된 구성을 채택할 수도 있다.In the above configuration, the second chamber is provided with isolation means for defining the first chamber facing the partition wall side and the second chamber facing the first refrigerant circulation path side in the flow path of the second refrigerant, and the first chamber and the second chamber have a second chamber. It is also possible to adopt a configuration connected in parallel to the refrigerant circuit.
더욱이, 상기 격벽을 구비하는 어떤 구성에 있어서도, 발전기와 발전기를 냉각하는 제1냉매 순환로를 구동장치 케이스 내에 구비하고, 발전기를 제어하는 인버터를 또한 구비하며, 그 인버터는 격벽에 부착된 구성을 채택하면 효과가 있다.Furthermore, in any configuration including the partition, the generator and the first refrigerant circulation path for cooling the generator are provided in the drive case, and the inverter also controls the generator, and the inverter adopts a configuration attached to the partition. It works.
또한, 상기 격벽과 제1냉매 순환로의 사이에 전동기용 인버터의 냉각부를 격벽으로 하는 제2냉매의 유로가 형성된 구성에 있어서, 상기 구동장치 케이스는 제2냉매의 유로에 면하는 위치에 제1냉매의 냉매탱크를 가지는 구성을 채택하면 효과가 있다.Further, in a configuration in which a second refrigerant flow path having a cooling portion of an inverter for an electric motor is formed between the partition wall and the first refrigerant circulation path, the drive case is a first refrigerant at a position facing the flow path of the second refrigerant. It is effective to adopt a configuration having a refrigerant tank of.
또한, 상기 제1냉매의 냉매탱크를 가지는 구성에 있어서, 상기 냉매탱크는 전동기용과 발전기용으로 분할된 구성을 채택하면 더욱 효과가 있다.In addition, in the configuration having the refrigerant tank of the first refrigerant, the refrigerant tank is further effective to adopt a divided configuration for the motor and generator.
더욱이, 상기 전동기용 냉매탱크와 발전기용 냉매탱크에 이르는 제1냉매의 유로(流路)에 상기 양(兩) 냉매탱크로의 공급비율을 배분하는 오리피스(orifice)가 마련된 구성으로 하는 것도 효과가 있다. Furthermore, it is also effective to provide an orifice for distributing the supply ratio of the two coolant tanks in a flow path of the first refrigerant that extends between the coolant tank for the motor and the coolant tank for the generator. have.
더욱이, 상기 냉매탱크는 그 출구 근방에 댐(dam)을 가지는 구성으로 하는 것도 효과가 있다.Moreover, it is also effective to set the refrigerant tank to have a dam near its outlet.
또한, 상기 냉매탱크는 전동기 혹은 발전기의 스테이터(stator)에 의해 획정되는 구성으로 할 수도 있다.The refrigerant tank may be configured to be defined by a stator of an electric motor or a generator.
또한, 상기 제1냉매 순환로는 냉매탱크의 하류에서 전동기의 로터(rotor) 내를 지나는 유로(流路)를 가지며, 그 유로는 로터에 마련된 방출공(孔)으로 종단(終端)하는 구성으로 하는 것도 효과가 있다.In addition, the first refrigerant circulation path has a flow path that passes through the rotor of the electric motor downstream of the refrigerant tank, and the flow path is configured to be terminated by discharge holes provided in the rotor. It also works.
< 실시예 ><Example>
이하, 도면에 따라 본 발명의 실시형태를 설명한다. 우선 도 1은, 본 발명의 기본적 개념을 구체화한 제1실시형태를 모식화하여 나타내었다. 이 구동장치는 전동기(M)와 전동기(M)를 냉각하는 제1냉매(본 형태에 있어서 오일)의 순환로(L)를 구동장치 케이스(10) 내에 구비한다. 그리고, 제1냉매 순환로(L)와는 다른 제2냉매(본 형태에 있어서 냉각수)의 순환로(F)가 별도로 마련되어 있다. 제2냉매 순환로(F)는 제1냉매 순환로(L)의 열교환부(본 형태에 있어서 오일쿨러(oil cooler)(C)를 가지며, 전동기(M)를 냉각하는 제1냉매는 열교환부(C)에서의 제2냉매로의 전열(傳熱)에 의해 냉각된다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described according to drawing. First, FIG. 1 schematically shows a first embodiment in which the basic concept of the present invention is embodied. This drive device is provided in the
이 형태에서는, 구동장치는 전동기(M)를 제어하는 인버터(U)를 구비하는 것으로, 제2냉매 순환로(F)로서 인버터(U)를 냉각하기 위한 냉각회로가 이용되고 있으며, 제2냉매 순환로(F)는 인버터(U)를 냉각하는 냉각부(H)를 가지게 되고, 이 냉각회로에는 제2냉매의 냉각을 위한 라디에이터(radiator;R)가 개재하여 삽입되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 인버터는 배터리(battery) 전원의 직류를 스위칭 작용으로 교류(전동기가 3상(相)교류전동기인 경우는 3상(相)교류)로 변환하는 스위칭 트랜지스터나 부수(附髓)의 회로소자와, 그들을 배치한 회로기판으로 이루어지는 파워 모듈(power module)을 의미하는 것으로 한다. 그리고, 열교환부로서의 오일쿨러(C)는 제2냉매 순환로(F)에 있어서의 인버터(U)의 냉각부(H)보다 하류측에 배치되어 있다. 또한, 도면에 있어서 약호(略號) O/P는 오일펌프, P는 워터펌프를 나타낸다.In this embodiment, the drive device includes an inverter U for controlling the electric motor M. A cooling circuit for cooling the inverter U is used as the second refrigerant circulation path F, and the second refrigerant circulation path is used. (F) has a cooling section (H) for cooling the inverter (U), in which a radiator (R) for cooling the second refrigerant is inserted. In addition, in the present specification, the inverter is a switching transistor or an auxiliary unit that converts a direct current of a battery power source into an alternating current (or a three-phase alternating current when the motor is a three-phase alternating current motor) by a switching action. It means a power module which consists of a circuit element of i) and the circuit board which arrange | positioned them. And the oil cooler C as a heat exchange part is arrange | positioned downstream from the cooling part H of the inverter U in the 2nd refrigerant circulation path F. As shown in FIG. In the drawings, the symbol O / P denotes an oil pump and P denotes a water pump.
이러한 구성으로 이루어지는 구동장치에서는, 제1냉매로서 전동기(M)에 부식 등의 악영향을 미치지 않는 윤활유, ATF(자동변속기 작동유) 등의 오일을 이용함으로써, 전동기(M)와 오일의 직접 접촉에 의한 효율이 좋은 열전달을 실행할 수 있고, 게다가 열전도에 의해 오일에 전달된 열을 일개소(一個所)의 열교환부(C)에서 제2냉매로서의 냉각수에 효율 좋게 방출시킬 수 있기 때문에, 구동장치 케이스(10)를 지나는 오일의 순환로(L)를 복잡화시키지 않고, 효율 좋게 전동기(M)를 냉각할 수 있다. 더욱이, 오일쿨러(C)를 인버터(U)의 냉각부(H)보다 하류측에 배치하고 있기 때문에, 전동기를 냉각한 오일의 열이 전동기보다 내열온도가 낮은 인버터(U)에 전달되는 것을 막을 수 있다.In the drive device having such a configuration, by using oil such as lubricant, ATF (automatic transmission hydraulic fluid) which does not adversely affect the motor M as corrosion as the first refrigerant, the motor M is directly contacted with the oil. Since the heat transfer with high efficiency can be performed and the heat transferred to the oil by the heat conduction can be efficiently discharged to the cooling water as the second refrigerant in one heat exchanger portion C, the driving device case ( The electric motor M can be cooled efficiently without complicating the circulation path L of the oil passing through 10). Furthermore, since the oil cooler C is disposed downstream from the cooling unit H of the inverter U, it is possible to prevent the heat of the oil cooling the electric motor from being transmitted to the inverter U having a lower heat resistance temperature than the electric motor. Can be.
다음으로, 본 발명을 더욱 구체화한 제2실시형태에 입각하여 설명한다. 도 2는 본 발명을 하이브리드 구동장치에 적용한 경우의 시스템 구성을 나타낸다. 이 장치는 내연기관(內燃機關)(이하, 엔진)(E/G)과, 전동기(이하, 모터)(M)와, 발전기(이하, 제너레이터(generator))(G)와, 차동장치(differential)(D)를 주요(主 要) 구성요소로 하고, 그들의 사이에 싱글 피니언(single pinion) 구성의 플래니터리 기어 세트(planetary gear set)(P)와 카운터 기어 기구(T)가 개재하여 삽입된 구성이 되고, 더욱이 원웨이 클러치(one-way clutch)(O)와 브레이크(B)가 부설(附設)되어 있다.Next, it demonstrates based on 2nd Embodiment which further refined this invention. 2 shows a system configuration when the present invention is applied to a hybrid drive device. This device comprises an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) (E / G), an electric motor (hereinafter referred to as a motor) (M), a generator (hereinafter referred to as a generator) (G), and a differential device (differential). (D) as the main component, between which a planetary gear set (P) and a counter gear mechanism (T) of a single pinion configuration are inserted. In this configuration, the one-way clutch O and the brake B are laid.
도 3에 축의 실제 위치관계를 나타낸 바와 같이, 이 구동장치는 제1축(X1) 상에 엔진(E/G)과 제너레이터(G), 제2축(X2) 상에 모터(M), 제3축(X3) 상에 카운터 기어 기구(T), 제4축(X4) 상에 차동장치(D)가 각각 배치된 4축 구성으로 되어 있다. 그리고, 엔진(E/G)과 제너레이터(G)는 플래니터리 기어 세트(P)와 카운터 기어 기구(T)를 개재하여 차동장치(D)에 연결되고, 모터(M)는 카운터 기어 기구(T)를 개재하여 차동장치(D)에 연결되어 있다.As shown the actual position of the axes involved in Figure 3, the drive means is the engine on the first axis (X 1) (E / G ) and generator (G), the motor (M) on a second axis (X 2) The counter gear mechanism T is arranged on the third axis X 3 , and the differential device D is arranged on the fourth axis X 4 , respectively. The engine E / G and the generator G are connected to the differential device D via the planetary gear set P and the counter gear mechanism T, and the motor M is connected to the counter gear mechanism ( It is connected to the differential device D via T).
모터(M)는 그 로터 축(21)에 고정된 카운터 드라이브 기어(42)를 카운터 드리븐 기어(counter driven gear)(44)에 맞물리게(齒合) 하여 카운터 기어 기구(T)에 연결되고, 엔진(E/G)은 그 출력축(71)을 플래니터리 기어 세트(P)의 캐리어(62)에 연결시켜 제너레이터(G)와 카운터 기어 기구(T)에 연결되며, 제너레이터(G)는 그 로터 축(31)을 플래니터리 기어 세트(P)의 선(sun) 기어(61)에 연결시켜 엔진(E/G)과 카운터 기어 기구(T)에 연결되어 있다. 그리고, 플래니터리 기어 세트(P)의 링(ring) 기어(63)는 카운터 기어 기구(T)의 카운터 드리븐 기어(44)에 맞물리는 제1축(X1)상의 카운터 드라이브 기어(43)에 연결되어 있다. 카운터 기어 기구(T)는 카운터 축(41)에 고정된 카운터 드리븐 기어(44)와, 디퍼런셜 드라이브 피니언 기어(differential drive pinion gear)(45)를 구비하는 구성이 되어, 디퍼런셜 드라이브 피니언 기어(45)가 차동장치(D)의 디퍼런셜케이스(53)에 고정된 디퍼런셜 링 기어(52)에 맞물려 있다. 그리고, 차동장치(D)는 주지하는 바와 같이 차륜(車輪)(미도시)에 연결되어 있다.The motor M is connected to the counter gear mechanism T by engaging the
원웨이 클러치(O)는 캐리어(62)의 역전(逆轉)을 구동장치 케이스(10)에 반력을 얻어 저지하기 위하여, 그 이너 레이스(inner race)를 캐리어(62)에 연결하고, 아우터 레이스(outer race)를 구동장치 케이스(10)에 연결하여 배치되어 있다. 또한, 브레이크(B)는 제너레이터(G)의 로터 축(31)을 필요에 따라 구동장치 케이스(10)에 걸어서 고정(係止)시킴으로써, 발전(發電) 불필요시에 반동 토크에 의해 회전하여 구동 로스가 발생하는 것을 저지하기 위해 마련되어 있으며, 로터 축(31)에 브레이크 허브(brake hub)를 연결하여, 브레이크 허브와 구동장치 케이스(10)에 마찰 걸어맞춤(係合) 부재를 걸어 맞춰 배치되어 있다. The one-way clutch O connects an inner race to the
이러한 구성으로 이루어지는 구동장치에서는, 모터(M)와 차륜(車輪)은 카운터 기어 기구(T)에 의한 기어 비율 분배(比分)의 감속(減速) 관계는 있지만, 동력 전달상은 직접 연결된 관계가 되는 것에 대하여, 엔진(E/G)과 제너레이터(G)는 상호(相互) 또한 카운터 기어 기구(T)에 대하여 플래니터리 기어 세트(P)를 개재하여 동력 전달상은 간접적으로 연결된 관계가 된다. 이에 따라, 차동장치(D)와 카운터 기어 기구(T)를 개재하여 차량의 주행 부하를 받는 링 기어(63)에 대하여, 제너레이터(G)의 발전 부하를 조정함으로써, 엔진 출력을 구동력과 발전 에너지(배터리 충전)에 이용하는 비율을 적절하게 조정한 주행이 가능하게 된다. 또한, 제너레이 터(G)를 모터로 구동시킴으로써, 캐리어(62)에 걸리는 반력이 역전하기 때문에, 그 때에 원웨이 클러치(O)를 개재하여 캐리어(62)를 구동장치 케이스(10)에 걸어 고정시키는(係合) 반력 요소로 기능시켜, 제너레이터(G)의 출력을 링 기어(63)에 전달할 수 있고, 모터(M)와 제너레이터(G)의 동시 출력에 따른 차량 발진시 구동력의 강화(평행 모드(parallel mode)의 주행)이 가능하게 된다.In the drive device having such a configuration, the motor M and the wheel have a deceleration relationship in gear ratio distribution by the counter gear mechanism T, but the power transmission phase is in a directly connected relationship. On the other hand, the engine E / G and the generator G are mutually connected to the counter gear mechanism T via the planetary gear set P, and the power transmission phases are indirectly connected. Accordingly, by adjusting the power generation load of the generator G with respect to the ring gear 63 which receives the running load of the vehicle via the differential device D and the counter gear mechanism T, the engine output is driven by the driving force and the generated energy. It is possible to travel with appropriate adjustment of the ratio used for (battery charging). In addition, since the reaction force applied to the
다음으로, 도 4는 하이브리드 구동장치의 유압계(系)의 회로구성을 나타낸다. 이 회로는 구동장치 케이스(10)의 저부(底部)를 오일섬프(oil sump)(90)로 하고, 그곳으로부터 스트레이너(strainer)(91)를 개재하여 오일을 끌어 올려 회로에 분출하는 전동 오일펌프(O/P)와, 회로의 라인압을 생성시키는 레귤레이터 밸브(92)와, 상기 브레이크(B)의 계탈(係脫) 제어를 위한 브레이크 밸브(93)와, 브레이크 밸브(93)의 절환 제어를 위한 솔레노이드 밸브(94)를 주요(主要)한 요소로서 구비하며, 오일을 모터(M) 및 제너레이터(G)의 냉각용 냉매이자 윤활유로서 순환로의 공급 유로(油路)(L2)에 송출하고, 브레이크(B)의 유압서보의 공급 유로(油路)(L3)의 라인압 유로(油路)(L1)로의 연이어 통함(連通)과 드레인 연이어 통함을 제어하는 제어회로를 구성하고 있다.Next, FIG. 4 shows the circuit structure of the hydraulic system of a hybrid drive apparatus. This circuit uses an
오일펌프(O/P)의 분출측 라인압 유로(L1)는 분기(分岐)하여 한쪽이 레귤레이터 밸브(92)를 개재하여 순환로의 공급 유로(L2)에 접속되고, 다른쪽이 브레이크 밸브(93)를 개재하여 브레이크(B)의 유압서보의 공급 유로(L3)에 접속되어 있다. 그리 고, 라인압 유로(L1)와 공급 유로(L2)는 오리피스(R1)을 개재하여 서로 접속되어 있다. 순환로의 공급 유로(L3)는 분기하여 각각에 오리피스(R2, R3)를 거쳐, 한쪽이 도면에 점선으로 나타낸 케이스내 유로(L4)를 거쳐 제너레이터(G)의 로터 축(31)내 유로(油路)에 접속되고, 다른쪽이 케이스내 유로(L5)에서 더욱 분기하여 각각에 오리피스(R4, R5)를 경유하여, 구동장치 케이스의 상부에 마련된 모터(M)용 기름(냉매)탱크(C1)와 제너레이터(G)용 기름(냉매)탱크(C2)에 접속되어 있다.The injection-side line pressure flow path L 1 of the oil pump O / P is branched so that one side is connected to the supply flow path L 2 of the circulation path via the
모터(M)의 냉각은 냉매탱크(C1)로부터 케이스내 유로(L6)를 거쳐 로터 축(21)내 유로(L7)로 안내된 오일이 상세한 유로(油路) 구성을 후에 단면 구조를 참조하여 나타낼 로터(22)내 유로(L8)를 지나고, 유로의 종단(終端)으로부터 스테이터(20)의 코일 엔드(20a)를 향하여 로터(22)의 회전에 따른 원심력으로 방출된다. 이렇게 하여 로터(22)내의 유로(油路)를 지남으로써 로터측을 냉각하고, 더욱이 로터(22)의 양단(兩端)으로부터 방출된 오일이 스테이터(20) 양단(兩端)의 코일 엔드(20a)에 내뿜어짐에 의한 냉각과, 냉매탱크(C1)로부터 직접 방출되는 오일이 스테이터 코어(20b) 및 코일 엔드(20a)에 내뿜어짐으써 실행된다. 동일하게, 제너레이터(G)의 냉각은 그 로터 축(31)내 유로로부터 지름방향 기름구멍을 거쳐 원심력으로 방출되는 오일이 스테이터(30)의 양단(兩端)의 코일 엔드(30a)에 내뿜어짐에 의한 냉각과, 냉매탱크(C2)로부터 방출되는 오일이 스테이터 코어(30b) 및 코일 엔드(30a)에 내뿜어짐으로써 실행된다. 이렇게 하여 모터(M)와 제너레이터(G)를 냉각하여, 열교환에 의해 온도상승한 오일은 구동장치 케이스의 저부(底部)에 떨어져(滴下), 혹은 케이스 벽을 따라 흘러내려, 구동장치 아래쪽의 오일섬프(90)에 회수(回收)된다.Cooling of the motor (M) is a coolant tank (C 1) of the case the flow path (L 6) through the shaft after the
도 5는 구동장치의 외관을 사시(斜視)상태로 나타낸 것으로, 알루미늄재(材) 등으로 이루어지는 구동장치 케이스(10)의 오일섬프의 외측에 해당하는 외벽에는 케이스(10)에 일체(一體)로 형성된 다수의 방열핀(fin)(10f)이 마련되며, 오일 섬프에 회수된 오일을 엔진 룸 내의 기류로 공랭(空冷)하는 구성이 채택되어 있다. 도 5에 있어서, 부호 10a는 구동장치 케이스에서의 모터 수용부분, 10b는 제너레이터 수용부분, 10c는 차동장치 수용부분을 나타낸다. 그리고, 모터 및 제너레이터 제어를 위한 인버터(이하, 모터용 인버터와 제너레이터용 인버터를 총칭하여 인버터라고 한다)(U)는 도 5에 보이는 바와 같이, 구동장치 케이스(10)의 윗쪽에 부착되어 구동장치 케이스(10)와 일체화되어 있다.Fig. 5 is a perspective view showing the external appearance of the drive device, and is integrally formed with the
도 6은, 구동장치의 냉각계(系)를 모식화하여 상하 위치관계를 포함하여 개념적으로 나타내었다. 이 냉각계는, 상기 오일을 제1냉매로 하는 순환로(도면에 빗금친 굵은 선의 화살표)(L)와 냉각수를 제2냉매로 하는 유로(流路)(도면에 공백의 가는 선의 화살표)(F)로 구성되어 있다. 제1냉매로서의 오일은 오일펌프(O/P)에 의해 오일섬프(90)로부터 스트레이너(91)를 거쳐 빨아 올려져, 상술한 바와 같은 순로(順路)에서 제너레이터(G)와 모터(M)를 냉각하고, 구동장치 케이스(10)의 제너레이터(G) 수용부분의 저부(底部)와 모터(M)수용부의 저부에 로터(22, 32)의 최하부( 最下部)에 접하지 않을 정도의 일정한 오일 레벨을 유지하도록 일단 저장되어, 오버플로우(overflow)만큼 오일섬프(90)에 되돌려짐으로써 일순(一巡)의 순환을 마친다.Fig. 6 conceptually illustrates the cooling system of the drive device, including the vertical position relationship. The cooling system includes a circulation path (arrow of thick lines hatched in the drawing) L for the oil as the first refrigerant and a flow path (blank arrow for empty lines in the drawing) F for the cooling water as the second refrigerant (F) (F). It consists of). The oil as the first refrigerant is sucked up from the
이에 대하여, 제2냉매로서의 냉각수는 구동장치 케이스(10)와 같은 열전도성이 양호한 알루미늄재 등으로 이루어지며 구동장치 케이스(10)와 일체 또는 별도 구성의 최상부의 벽(最上壁)으로서 인버터(U)의 부착부를 구성하는 격벽(隔璧)(11)과 구동장치 케이스(10) 내의 오일순환로(L)에 있어서의 열교환부의 벽(후에 구체적구성을 상세하게 기술하는 전열벽(傳熱壁)(13)의 사이를 유로(流路)(F)로 하여, 제1냉매로서의 오일을 냉각하는 냉각계를 구성한다. 이 형태에서는, 격벽(11)과 전열벽(13)의 사이에 격벽(11) 또는 구동장치 케이스(10)와 일체 혹은 그들과는 별도의 벽 모양의 격리수단(12)이 배치되고, 냉각수의 유로(F)는 격벽(11)과 격리수단(12)의 사이를 흐를 때에 격벽(11)을 개재하는 열교환으로 인버터(U)를 냉각하여, 격리수단(12)과 구동장치 케이스(10)의 전열벽(13)의 사이를 흐를 때의 전열벽(13)을 개재하는 오일의 열교환으로 오일을 냉각하는 구성이 채택되고 있다.On the other hand, the coolant as the second refrigerant is made of aluminum material having good thermal conductivity, such as the
또한, 이 실시형태에서는 냉각수의 유로(F)가, 대체로 구동장치 케이스(10)측 상부에 내포되도록, 도 7을 참조하여 구동장치 케이스(10)측에서 윗쪽으로 뻗는 위벽(圍壁)(10')에 대하여 평판상(平板狀)의 격벽(11)을 덮어 씌워 맞추는 구조를 채택하고 있지만, 이 관계를 역(逆)으로 하여, 격벽(11) 주위에서 아래쪽으로 뻗는 위벽을 마련함으로써 격벽(11)을 물구나무선 ∪자 모양 단면(斷面)의 뚜껑부재로 하여 구성하고, 이것을 구동장치 케이스(10)의 상부에 덮어 씌워 맞추는 구조를 채 택함으로써, 냉각수의 유로(F)가 대체로 격벽(11)측에 내포되는 구성으로도 할 수 있다.In addition, in this embodiment, the
도 7은 구동장치 케이스 상부에 있어서의 구동장치 케이스(10)와 인버터(U)를 구성하는 파워 모듈의 연결구조를 상세하게 분해사시도로 나타낸 것이고, 도 8은 동(同) 구조를 시점(視點)을 바꿔 나타내었다. 또한, 도 9 및 도 10은, 동(同) 구조를 다른 단면으로 절단(截斷)하여 나타내었다. 이 형태에서는, 냉매탱크(C1, C2)는 구동장치 케이스(10)의 모터 수용부의 윗쪽에 마련되어 있다. 냉매탱크는 모터용 냉매탱크(C1)와 제너레이터용 냉매탱크(C2)로 분할되어 있다. 이들 양(兩) 냉매탱크(C1, C2)에 이르는 제1냉매의 유로(流路)(L5)(도 4 참조)에는, 도중에 양(兩) 냉매탱크(C1, C2)로의 오일의 공급배분량을 모터(M)와 제너레이터(G)의 열부하에 따라 배분하는 구경(口徑)이 다른 오리피스(R4, R5)가 중간에 끼어 장착(介裝)되어, 그들의 유로(油路)가 냉매탱크의 측면에 입구(10d, 10e)에서 개구(開口)하고 있다. 그리고, 양(兩) 냉매탱크의 출구측에 가까운 위치에 댐(10i, 10j)이 마련되어 있다. 또한, 양 냉매탱크의 댐(10i, 10j)보다 하류에는 그들 냉매탱크의 저면(底面)에 개구하여, 구멍지름(孔徑)의 설정에 따라 배출유량을 조정하는 오리피스로서 기능하는 오일의 출구(10g, 10h)가 형성되어 있다.FIG. 7 is an exploded perspective view showing in detail a connection structure between the
도 10에 그 후의 제1냉매의 경로를 나타낸 바와 같이, 오일의 출구(10g)는 구동장치 케이스 내에 형성된 케이스내 유로(油路)(L6)를 유로(流路)로 하여 모터(M)의 스테이터 축(21)의 축단(軸端)에서 축내 유로(L7)에 접속되어 있다. 축내 유로(L7)는 지름방향 기름구멍을 거쳐, 모터(M)의 코어(22a)양단(兩端)을 지지하는 단판(端板)(22b)에 형성된 주회구(周回溝)에 연이어 통하고, 그 주회구에 양단을 연이어 통하게 하여 코어(22a) 내에 축방향으로 복수개 형성된 로터내 유로(油路)(L8)를 지나, 단판(22b)에 형성된 방출공(22c)에서 종단(終端)하고 있다. 또한, 도면에서는 한 개의 로터내 유로(L8)의 양단이 방출공(22c)을 지나도록 그려져 있지만, 상세하게는 각 로터내 유로(L8)마다 일단(一端)만이 번갈아 좌우 단판의 방출공(22c)을 지나는 구성으로 되어, 각 로터내 유로(L8)를 지나는 오일의 불평균을 막을 수 있다. 또한, 오일의 출구(10h)는 도 9에 나타낸 바와 같이 케이스내 유로(油路)를 거쳐 제너레이터(G)의 스테이터 위쪽을 지나고 있다.As shown for the subsequent path of the first refrigerant in Figure 10, the outlet (10g) of the oil motor (M) by a flow path within the case (油路) (L 6) formed in the drive unit case to a flow path (流路) Is connected to the in-axis flow path L 7 at the shaft end of the
열교환부의 벽을 구성하여 냉매탱크(C1, C2)의 상부 개구를 막는 구동장치 케이스(10)의 전열벽(13)은 그 상면과 하면에 다수의 냉각핀(13a, 13b)을 구비하고, 구동장치 케이스(10)와 동일한 열전도성이 양호한 알루미늄재 등으로 구성되며, 본 형태에서는 가공상의 편의성으로 인하여 구동장치 케이스(10)와는 다른 부재로 되어, 구동장치 케이스(10)에 볼트 고정 등으로 고정된다. 전열벽(13) 하면측의 오일 냉각핀(13b)은 도 9에 나타낸 바와 같이 냉매탱크(C1, C2) 저부의 형상을 따르도록 높이가 변화하는 핀으로 되어, 냉매탱크(C1) 전역에 핀이 위치하는 배치가 되어, 열전달의 향상이 도모되고 있다.
The
인버터(U)를 구성하는 파워 모듈이 부착된 격벽(11)은 인버터(U)의 냉각부를 구성하고 있으며, 이 형태에서는 열교환 효율 향상을 위하여 히트싱크(heat sink)를 내장하는 구성으로 되어, 도 8에 보여지는 바와 같이 되돌려져(turning back and forth) 격벽(11) 내를 지나는 좁은 2줄기(條)의 병행하는 유로(流路)를 구비하고 있다. 그리고, 이 유로를 따라 제2냉매로서의 냉각수를 흐르게 하기 위하여, 본 형태에 있어서 케이스와 격벽은 별도 구성의 열절연성이 높은 재질로 이루어지는 격리수단(12)이 격벽(11)의 하면에 맞닿는 형태로 마련되어 있다. 이에 따라 격벽(11)과 구동장치 케이스(10)의 사이에, 도 6에 나타낸 바와 같이 격벽(11)측에 면하는 제1실(C3)과, 구동장치 케이스(10)측에 면하는 제2실(C4)이 격리수단(12)에 의해 떨어져 획정(劃定)되고, 그들 양(兩) 실(C3, C4)이 연통공(12b)을 개재하여 연이어 통한 유로가 구성된다.The
이러한 구성으로 되는 장치에 있어서, 각각의 입구(10d, 10e)로부터 냉매탱크(C1, C2)에 보내어진 오일은 각각의 댐(10i, 10j)에 차단됨으로써 일정시간 괴게 되고, 전열벽(13) 하면측의 오일 냉각핀(13b)에 접하면서 흘러내려, 충분히 열교환이 실행된 후, 댐(10i, 10j)을 넘은 분량이 출구(10g, 10h)로부터 모터(M) 및 제너레이터(G)의 필요로 하는 유량(油量)에 따라 조정되어 방출된다. 한편, 냉각수는 구동장치 케이스(10)의 상면에 개구하는 입구(10k)로부터 격리수단(12)의 구멍(12a)을 지나 격벽(11)의 히트 싱크 즉 제1실(C4) 내에 들어가, 그 순로(順路)를 지나 충분히 열교환이 실행된 후, 격리수단(12)의 연통공(12b)을 지나 전열벽(13)과 격리수단(12)의 사이에 안내되어, 여기에서 전열벽(13)의 상면측 수(水)냉각핀(13a)과 접하면서 전열벽(13)을 횡단하여 흐르고, 냉매탱크의 개구 주위를 감는 위벽(圍壁)에 형성된 냉각수출구(101)로부터 구동장치 케이스(10) 밖으로 안내된다. 이렇게 하여 구동장치 케이스(10)로부터 배출된 냉각수는 엔진냉각용 라디에이터 혹은 전용 쿨러에 의해 냉각되어, 재순환된다.In the apparatus having such a configuration, the oil sent from the
이렇게 하여, 상기 제2실시형태에 따르면, 냉각수가 먼저 격벽(11)을 개재하여 인버터(U)를 구성하는 파워 모듈을 냉각한 후, 오일을 개재하여 모터(M) 및 제너레이터(G)를 냉각하는 순서로 되어 있기 때문에, 냉각수가 모터(M) 및 제너레이터(G)와 직접 혹은 인버터(U)와 동시에 열교환함이 없어, 냉각수의 온도가 인버터(U)의 내열 온도를 넘을 때까지 상승하는 것을 막을 수 있다. 따라서, 효율 좋게 인버터(U), 모터(M) 및 제너레이터(G)를 냉각할 수 있고, 냉각성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 일체화한 인버터(U)와 구동장치 케이스(10)의 사이 공간에 냉각수의 유로(流路)가 형성되어 있기 때문에, 종래기술과 같은 구동장치 케이스 주변에 전용 냉매경로를 마련하는 복잡한 구성을 피할 수 있어, 공간 효율의 향상, 저렴한 제조비용으로 연결된다. 또한, 냉매탱크를 모터용 냉매탱크(C1)와 제너레이터용 냉매탱크(C2)로 분리함으로써, 냉매탱크로부터 전동기(M)와 발전기(G)의 각각에 공급할 오일 양의 개별적인 조절이 가능하게 되므로, 구경(口徑)이 다른 오리피스(R4, R5)로 유량 비율을 조정하여, 적량의 오일을 모터(M)와 제너레이터(G)에 공급하여, 각각을 냉각온도 요구에 따라 효과적으로 냉각할 수 있다. 또한, 냉 매탱크(C1, C2)에서의 열교환 후의 오일을 모터(M)와 제너레이터(G)의 로터측으로 안내하여, 로터로부터 원심력에 의해 방출되는 오일을 이용한 내주(內周)측으로부터의 냉각에도 이용하고 있기 때문에, 다른 스테이터(20, 30)의 냉각도 가능하게 되며, 오일의 순환을 최대한 유효하게 쓰는 효율이 좋은 전동기 냉각을 실행할 수 있다.In this way, according to the second embodiment, the cooling water first cools the power module constituting the inverter U via the
그런데, 이 제2실시형태에서는 제2냉매로서의 냉각수의 흐름을, 도 6에 가장 단적(端的)으로 나타낸 바와 같이, 인버터(U)측의 제1실(C3)로부터 냉매탱크측의 제2실(C4)측에 되돌려지는 상하류 관계의 흐름으로 하였지만, 이 흐름은 병행류(流)로 할 수도 있다. 도 11은 이러한 제3실시형태를 도 6과 동일한 모식도로 나타낸 것이다. 이 형태에서는, 격리수단(12)에서 상하로 분할된 격벽(11)측에 면하는 제1실(C3)과 변속기 케이스(10)의 제1냉매 순환로(L)측, 즉 전열벽(13)에 면하는 제2실(C4)은 제2냉매 순환로에 병렬로 접속된 유로(流路)로 되어 있다. 그 나머지의 구성에 대해서는, 상기 제2실시형태와 실질적으로 동일하기 때문에, 해당하는 각 부재에 동일한 부호를 붙여서 설명을 대신한다(이 점은, 후속하는 각 실시형태에 대해서도 동일하다).By the way, this second embodiment, the second in the second, as shown by the coolant flow as a refrigerant, the most judgmental (端的) in Figure 6, the coolant tank side from the inverter (U) a first chamber (C 3) of the side Although the relationship of sangharyu flow to be returned to the chamber (C 4) side, the flow may be a parallel flow (流). FIG. 11 shows this third embodiment in the same schematic diagram as in FIG. 6. In this embodiment, the first chamber C 3 facing the
이러한 형태를 택한 경우, 냉매탱크의 전열벽(13)에 면하는 제2실(C4)측에 한층 저온의 냉각수를 흐르게 할 수 있기 때문에, 모터(M)와 제너레이터(G)의 냉각 효율을 더욱 높일 수 있다.
When this type is taken, cooling water of a lower temperature can flow to the side of the second chamber C 4 facing the
다음으로, 도 12는 인버터(U)측의 제1실(C3)과 냉매탱크측의 제2실(C4)의 상하류 관계를 역으로 한 제4실시형태를 나타낸다. 이 형태에서는, 제2냉매로서의 냉각수는 우선 변속기케이스(10)의 제1냉매 순환로(L)측, 즉 전열벽(13)에 면하는 제2실(C4)측을 흘러 전열벽(13)을 개재하여 오일을 냉각하고, 이어서 격리수단(12)에서 상하로 분할된 격벽(11)측에 면하는 제1실(C3)을 흘러 인버터(U)의 파워 모듈을 냉각하게 된다.Next, Figure 12 shows a fourth embodiment of the sangharyu relationship inverter (U) a first chamber (C 3) and the second chamber of the coolant tank side (4 C) on the side of the station. In this embodiment, the cooling water as the second refrigerant flows first through the first refrigerant circulation path L side of the
이러한 형태를 채택한 경우에도, 제2냉매로서의 냉각수는 모터(M)와 제너레이터(G)를 직접 냉각하는 것이 아니고, 그들을 순환냉각하는 오일과 인버터(U)를 순차 냉각하는 냉각구조가 되기 때문에, 모터(M)와 제너레이터(G)로부터의 열은 오일을 개재하여 냉각수로 열교환되게 되므로, 직접적인 열전달에 대하여 완화되고, 냉각수가 인버터(U)의 내열 온도를 넘을 때까지 온도상승하는 것을 막을 수 있는 이점을 얻을 수 있다.Even in this case, the cooling water as the second refrigerant does not directly cool the motor M and the generator G, but instead becomes a cooling structure that sequentially cools the oil and the inverter U that circulate-cool them. Since heat from (M) and generator (G) is heat-exchanged with the coolant via oil, it is alleviated by direct heat transfer and can prevent the temperature rise until the coolant exceeds the heat-resistant temperature of inverter (U). Can be obtained.
다음으로, 도 13 및 도 14는 본 발명의 사상(思想)을 더욱 단순화하여 구체화한 제5실시형태를 모식화하여 나타내었다. 이 형태에서는, 냉매탱크의 분할을 없애고 단일 냉매탱크(C0)로 하며, 또한 냉각수의 유로(流路)측 구성을 격리수단의 배치를 생략하여 단순화하고 있다. 이와 같이 단순화한 구성은, 제2실시형태의 적용대상으로서 먼저 설명한 모터(M)와 제너레이터(G)를 별개로 구비하는 도 14에 나타낸 바와 같은 냉각계(系)를 가지는 구동장치에도 당연히 적용가능하지만, 모터를 제너레이터와 겸용으로 한 구동장치에 적용하는데 적합하다. Next, FIGS. 13 and 14 schematically show a fifth embodiment in which the spirit of the present invention is further simplified and embodied. In this embodiment, the division of the refrigerant tank is eliminated to form a single refrigerant tank C 0 , and the configuration of the coolant flow path side is simplified by omitting the arrangement of the isolation means. Such a simplified configuration is naturally applicable to a drive device having a cooling system as shown in FIG. 14 having the motor M and the generator G described above separately as an application object of the second embodiment. However, it is suitable for application to a drive unit in which the motor is combined with a generator.
이러한 구성을 채택하는 경우, 제2냉매로서의 냉각수로의 열전달은 인버터(U)측과 제1냉매로서의 오일의 냉매탱크(C0)측에서 동시에 실행되지만, 모터(M) 또는 제너레이터(G) 혹은 그들 양쪽으로부터의 열은, 냉매탱크(C0)의 오일을 개재하여 냉각수로 열교환됨으로써 직접적인 열전달에 대하여 완화되고, 냉각수가 인버터(U)의 내열 온도를 넘을 때까지 온도상승하는 것을 막을 수 있다. 이에 더하여, 구동장치 케이스(10) 내를 순환하는 오일은 모터(M) 또는 제너레이터(G) 혹은 그들 양쪽을 냉각한 후, 구동장치 케이스(10) 아래쪽에 회수되어, 그곳에서 공랭(空冷)되어 재순환하는 오일이기 때문에, 냉매탱크(C0)가 오일의 순환로에 있어서의 상류측에 위치함으로써, 공랭후의 순환개시직후의 오일을 더욱 냉각수에 의해 냉각하게 되므로, 모터(M) 또는 제너레이터(G)의 냉각성능을 향상시킬 수도 있다. 따라서, 이 경우도 효율 좋게 인버터(U)와 모터(M) 또는 제너레이터(G) 혹은 그들 3자(者)를 냉각할 수 있으며, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.In the case of adopting such a configuration, heat transfer to the cooling water as the second refrigerant is performed simultaneously at the inverter U side and the refrigerant tank C 0 of the oil as the first refrigerant, but the motor M or the generator G or The heat from both of them is relieved against direct heat transfer by heat exchange with the cooling water via the oil of the refrigerant tank C 0 , and can prevent the temperature rise until the cooling water exceeds the heat resistance temperature of the inverter U. In addition, the oil circulating in the
그런데, 상기 각 실시형태에서는 냉각탱크(C0, C1, C2)를 구동장치 케이스(10)와 전열벽(13)으로 획정되는 공간으로 하는 형태를 채택하였지만, 이 구성에 관하여 다른 형태를 채택할 수도 있다. 도 15 및 도 16은 이러한 구성을 채택하는 제6실시형태를 나타낸다. 이 예에서는, 냉매탱크(C0)는 냉매가 오일이며, 모터측으로 새더라도 특별히 문제를 발생하지 않는 것을 이용하여, 특히 실(seal) 부재를 중간에 삽입시킬 필요없이, 모터(M)의 스테이터(20)에 의해 냉매탱크(C0)가 획정 되는 구성이 된다. 이 경우, 상세하게는 냉매탱크(C0)를 둘러싸는 주변벽에 대해서는 상기 제2실시형태와 동일한 케이스 벽으로 하여도 좋지만, 이 형태에서는 전열벽(13)으로부터 아래쪽으로 이어지는 위벽(13c)으로 되어, 냉매탱크(C0)의 저벽이 모터(M)의 스테이터(20)의 코어(20b) 외주로 되어 있다. 또한, 이 형태에서도 제2실시형태와 동일하게 제2냉매로서의 냉각수의 유로(流路)에 대하여, 격리수단을 생략하여 구성을 간략화하고, 냉각수가 동시에 격벽(11)과 전열벽(13)에 접하는 구성으로 하고 있지만, 이 경우도 냉각효율을 올리는 의미에서는, 제2실시형태와 동일한 냉각수의 유로 구성을 채택하는 것도 당연히 가능하다.However, although the adoption of a mode of a space defining the above each embodiment, the cooling tank (C 0, C 1, C 2), the
이러한 형태를 채택한 경우, 모터(M)의 스테이터(20)를 구성하는 코어철심과 오일이 구동장치 케이스(10)의 벽을 개재할 필요없이, 직접 접촉하는 것이 되므로, 보다 효율적으로 모터(M)를 냉각할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다. 또한, 상기와 같이 냉매탱크(C0)의 위벽(13c)을 별도 부재의 전열벽으로 구성한 경우, 구동장치 케이스(10)의 오일 순환을 위한 구조를 더욱 단순화할 수 있는 이점도 얻을 수 있다.When this type is adopted, the core iron core and the oil constituting the
이상, 본 발명을 6개의 실시형태에 근거하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 사항의 범위 내에서 다양하게 구체적 구성을 변경하여 실시할 수 있다. 예컨대, 상기 각 형태에서는, 제2냉매를 오로지 냉각수로서 예시하였지만, 다른 적당한 냉매를 이용하는 것도 당연히 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated based on 6 embodiment, this invention is not limited to these embodiment, It can implement by changing a specific structure variously within the range of the matter described in a claim. For example, in each of the above aspects, the second refrigerant is exemplified only as cooling water, but it is naturally possible to use other suitable refrigerant.
상기 청구항 1에 기재된 구성에서는, 제1냉매로서 전동기에 부식 등의 악영향을 미치지 않는 윤활유, ATF(자동변속기 작동유) 등을 이용함으로써, 전동기와 냉매의 직접 접촉에 의한 효율이 좋은 열전달(熱傳達)을 실행할 수 있고, 게다가 열전도(熱傳導)에 의해 냉매에 전달된 열을 일개소(一個所)의 열교환부에서 제2냉매로 효율 좋게 방출시킬 수 있기 때문에, 구동장치 케이스를 지나는 제1냉매 순환로를 복잡화시키지 않고, 효율 좋게 전동기를 냉각할 수 있다.In the configuration according to
다음으로, 청구항 2에 기재된 구성에서는, 전동기 제어를 위하여 필요하게 되는 인버터를 냉각하는 제2냉매로 전동기를 냉각하는 제1냉매를 냉각함으로써, 인버터 냉각에 이용하는 제2냉매를 전동기의 냉각과 병용(倂用)시키는 냉각구조를 채택하게 되므로, 구동장치의 냉각구조의 종합적인 간소화(簡素化)가 가능하게 된다.Next, in the structure of Claim 2, the 2nd refrigerant used for inverter cooling is used together with the cooling of an electric motor by cooling the 1st refrigerant which cools an electric motor with the 2nd refrigerant which cools an inverter required for motor control. By adopting a cooling structure for use, it is possible to simplify the overall cooling structure of the drive device.
다음으로, 청구항 3에 기재된 구성에서는, 전동기를 냉각한 제1냉매의 열이 전동기보다 내열온도(耐熱溫度)가 낮은 인버터에 전해지는 것을 막을 수 있다.Next, in the structure of Claim 3, the heat of the 1st refrigerant which cooled an electric motor can be prevented from being transmitted to the inverter whose heat resistance temperature is lower than an electric motor.
또한, 청구항 4에 기재된 구성에서는, 제2냉매는 전동기를 직접 냉각하는 것이 아니고, 전동기를 순환냉각하는 제1냉매와 인버터를 동시에 냉각하는 냉각구조가 되므로, 전동기로부터의 열은 제1냉매를 개재하여 제2냉매로 열교환됨에 의해 직접적인 열전달에 대해서 완화(緩和)되고, 제2냉매가 인버터의 내열온도를 넘을 때까지 온도가 상승하는 것을 막을 수 있다.In addition, in the structure of Claim 4, since a 2nd refrigerant does not cool an electric motor directly but becomes a cooling structure which simultaneously cools an inverter and the 1st refrigerant which circulates an electric motor, the heat from an electric motor interposes a 1st refrigerant. By the heat exchange with the second refrigerant, the heat transfer can be alleviated and the temperature can be prevented from rising until the second refrigerant exceeds the heat resistance temperature of the inverter.
또한, 청구항 5에 기재된 구성에서는, 냉매가 전동기와 인버터를 동시에 냉각하는 일이 없고, 먼저 격벽을 개재하여 인버터를 냉각한 후, 구동장치 케이스를 개재하여 전동기를 냉각하기 때문에, 인버터와 전동기 각각의 냉각온도 요구에 따른 냉각이 단일(單一) 냉매에 의해 가능하게 되고, 단순한 유로(流路) 구성에 의해 효율 좋게 인버터와 전동기 쌍방을 냉각할 수 있다. 또한, 일체화한 인버터와 구동장치 케이스의 사이의 공간(space)을 인버터와 전동기를 냉각하기 위한 냉매의 유로(流路) 배치를 위한 공간으로 하고 있기 때문에, 종래기술과 같은 구동장치 케이스 주위에 전용(專用) 냉매경로를 마련하는 복잡한 구성을 피할 수 있어, 공간 효율의 향상, 낮은 제조비용으로 연결된다.In addition, in the structure of Claim 5, since a refrigerant | coolant does not cool an electric motor and an inverter simultaneously, but first cools an inverter through a partition, and then cools an electric motor through a drive case, each of an inverter and an electric motor is used. Cooling according to the cooling temperature requirement is made possible by a single refrigerant, and both the inverter and the motor can be efficiently cooled by a simple flow path configuration. In addition, since the space between the integrated inverter and the drive case is used as the space for arranging the flow path of the refrigerant for cooling the inverter and the motor, it is dedicated around the drive case as in the prior art. (專用) The complicated structure for providing the refrigerant path can be avoided, which leads to the improvement of space efficiency and low manufacturing cost.
또한, 청구항 6에 기재된 구성에서는, 제1실과 제2실에 각각 독립하여 냉매가 흐르기 때문에, 인버터와 전동기를 동시에 냉각할 수 있고, 또한 전동기로부터의 열을 인버터에 전달하지 않도록 할 수 있다.Moreover, in the structure of Claim 6, since a refrigerant | coolant flows independently in a 1st chamber and a 2nd chamber, respectively, it is possible to cool an inverter and an electric motor simultaneously, and to prevent the heat from an electric motor to be transmitted to an inverter.
청구항 7에 기재된 구성에서는, 제2냉매는 전동기와 발전기를 직접 냉각하는 것이 아니고, 전동기와 발전기를 순환냉각하는 제1냉매와 인버터를 동시에 냉각하는 냉각구조가 되므로, 전동기와 발전기로부터의 열은 제1냉매를 개재하여 제2냉매로 열교환됨에 의해 직접적인 열전달에 대하여 완화되고, 제2냉매가 인버터의 내열온도를 넘을 때까지 온도상승하는 것을 막을 수 있다.In the configuration according to claim 7, the second refrigerant is not a direct cooling of the motor and the generator, but a cooling structure that simultaneously cools the first refrigerant and the inverter which circulate-cools the motor and the generator. The heat exchange with the second refrigerant via the first refrigerant can be alleviated for direct heat transfer, and the temperature rise can be prevented until the second refrigerant exceeds the heat resistance temperature of the inverter.
청구항 8에 기재된 구성에서는, 냉매가 전동기 및 발전기와 인버터를 동시에냉각하는 것이 아니고, 먼저 격벽을 개재하여 인버터를 냉각한 후, 구동장치 케이스를 개재하여 전동기와 발전기를 냉각하기 때문에, 인버터와 전동기 및 발전기 각각의 냉각온도 요구에 따른 냉각이 단일(單一) 냉매에 의해 가능하게 되어, 단순한 유로(流路) 구성에 의해 효율 좋게 인버터와 전동기 및 발전기 쌍방을 냉각할 수 있다. 또한, 일체화한 인버터와 구동장치 케이스의 사이의 공간을 인버터와 전동기 및 발전기를 냉각하기 위한 냉매의 유로 배치를 위한 공간으로서 하고 있기 때문에, 종래기술과 같은 구동장치 케이스 주변에 전용(專用) 냉매경로를 마련하는 복잡한 구성을 피할 수 있어, 공간 효율의 향상, 낮은 제조비용으로 연결된다. In the configuration according to claim 8, the refrigerant does not simultaneously cool the motor, the generator, and the inverter, but first cools the inverter through the partition wall, and then cools the motor and the generator through the driving mechanism case, so that the inverter and the motor and Cooling according to the cooling temperature requirements of each of the generators is enabled by a single refrigerant, and both the inverter, the motor, and the generator can be efficiently cooled by a simple flow path configuration. In addition, since the space between the integrated inverter and the drive case is used as a space for arranging a flow path of refrigerant for cooling the inverter, the motor and the generator, a dedicated refrigerant path around the drive case as in the prior art. The complicated configuration to provide a circuit can be avoided, leading to improved space efficiency and lower manufacturing cost.
청구항 9에 기재된 구성에서는, 제1실과 제2실에 각각 독립하여 냉매가 흐르기 때문에, 인버터와 전동기 및 발전기를 동시에 냉각할 수 있으며, 또한 전동기와 발전기로부터의 열을 인버터에 전달하지 않도록 할 수 있다.In the configuration according to claim 9, since the refrigerant flows independently in the first chamber and the second chamber, the inverter, the motor, and the generator can be cooled simultaneously, and the heat from the motor and the generator can be prevented from being transferred to the inverter. .
청구항 10에 기재된 구성에서는, 제1냉매 순환로에 냉매탱크를 마련함으로써, 제2냉매의 열교환부에 있어서의 전열(傳熱)면적의 확보가 용이하게 되며, 그에 따라 제1냉매와 제2냉매의 열교환을 충분히 실행시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.In the configuration according to
더욱이, 청구항 11에 기재된 구성에서는, 냉매탱크를 전동기용과 발전기용으로 분리함으로써, 냉매탱크로부터 전동기와 발전기 각각에 공급할 냉매량의 개별적인 조절이 가능하게 되기 때문에, 예컨대 오리피스(orifice) 등으로 조정함으로써, 적량(適量)의 냉매를 전동기와 발전기에 공급하여 각각을 냉각온도 요구에 따라 효과적으로 냉각할 수 있다.Further, in the configuration according to
또한, 청구항 12에 기재된 구성에서는, 전동기와 발전기 각각의 냉매탱크에 적절한 양의 제1냉매를 배분하여 공급할 수 있기 때문에, 전동기와 발전기를 그들의 열부하(熱負荷)에 따라 효과적으로 냉각할 수 있다.Moreover, in the structure of
또한, 청구항 13에 기재된 구성에서는, 댐(dam)에 의해 냉매탱크에 항상 일 정량의 제1냉매를 유지할 수 있기 때문에, 제1냉매로의 열전달을 충분하게 실행할 수 있으며, 그에 따라 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, in the configuration according to
또한, 청구항 14에 기재된 구성에서는, 제1냉매를 전동기 혹은 발전기의 스테이터(stator)에 구동장치 케이스를 개재하지 않고 직접 접촉시킬 수 있기 때문에, 보다 효과적으로 전동기 혹은 발전기를 냉각할 수 있다.In addition, in the structure of Claim 14, since a 1st refrigerant can be directly brought into contact with the stator of an electric motor or a generator without interposing a drive case, it can cool an electric motor or a generator more effectively.
또한, 청구항 15에 기재된 구성에서는, 냉매탱크에서의 열교환 후의 제1냉매를 이용하여 전동기의 로터(rotor)를 냉각할 수 있으며, 또한 로터로부터 방출되는 제1냉매를 이용한 스테이터의 냉각도 가능하게 되므로, 제1냉매의 순환을 최대한 유효하게 쓰는 효율이 좋은 전동기 냉각을 실행할 수 있다.In addition, in the structure of Claim 15, since the rotor of an electric motor can be cooled using the 1st refrigerant after heat exchange in a refrigerant tank, since the stator using the 1st refrigerant discharged from a rotor can also be cooled, In addition, the motor cooling can be performed with good efficiency by effectively utilizing the circulation of the first refrigerant.
Claims (15)
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