KR101033210B1 - 인휠모터의 과열방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분산구동 방식으로 구동되는 자동차의 인휠모터를 공랭하는 장치에 관한 것으로, 특히 별도의 추가 동력을 요구하지 아니하면서 자동차의 주행에 따라 자연스럽게 유입되는 외부공기를 통하여 인휠모터를 냉각시키는 인휠모터의 과열방지장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 인휠모터의 과열방지장치는 차륜의 휠 내측에 장착되어 차륜을 회전시키는 하이브리드 또는 전기 자동차의 인휠모터를 냉각시키는 과열방지장치에 있어서, 차축이 결합되는 축결합부에서 방사상으로 연장되어 타이어가 결합되는 림부와 연결되는 휠의 지지편이 차륜의 회전에 의하여 휠 내부의 공기를 외부로 강제 인출하는 경사진 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이로써, 자동차의 주행속도에 따라 휠 내측에 구비된 인휠모터 둘레에 난류 유동을 발생시켜 냉각함에 따라 별도의 에너지를 소비하지 아니하여 에너지 소모를 줄이게 되는 효과를 갖는다.

하이브리드, 인휠모터, 냉각, 휠

Description

인휠모터의 과열방지장치{Apparatus for preventing overheat of the in-wheel motor}

본 발명은 분산구동 방식으로 구동되는 자동차의 인휠모터를 공랭하는 장치에 관한 것으로, 특히 별도의 추가 동력을 요구하지 아니하면서 자동차의 주행속도에 따라 자연스럽게 유입되는 외부공기를 통하여 인휠모터를 냉각시키는 인휠모터의 과열방지장치에 관한 것이다.

인휠(In-wheel) 구동시스템은 각 차륜의 휠에 장착되어 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 및 전기자동차와 같이 전기 동력으로 주행하는 자동차에서, 대형의 단일 모터를 사용하는 대신 각 차륜에 소형인 개별 모터를 장착하여 각 차륜마다 동력을 생성, 구동되게 하는 시스템이다.

이러한 인휠 구동시스템은 각 차륜에 개별 모터(이하, 인휠모터)를 구비하게 됨으로써 대형 구동모터를 구비하는 자동차에 비하여 구동계가 단순하여 실내 공간을 크게 얻을 수 있으며, 차륜의 회전을 직접 제어 가능하므로 차동장치 등 복잡한 동력전달 장치를 생략할 수 있게 되는 장점을 갖는다.

이렇게 파워트레인 요소를 생략할 수 있게 되므로 자동차의 무게를 줄여 구 동계는 고효율, 고성능을 발휘 할 수 있게 된다. 즉, 각 차륜의 휠에 인휠모터를 직접 장착함으로써 동력의 낭비를 줄여 충분한 구동력을 확보할 수 있으며, 구동시 각 인휠모터 동력분배 및 제동시 회생제동으로 인한 제동에너지 회수를 극대화함으로써 연비 개선의 효과를 갖게 된다.

한편, 인휠모터는 내부코일(스테이터 코일)에 전류가 흐르면서 저항에 의한 주울 열이 발생된다. 이러한 내부코일의 발열은 적정온도 보다 대략 10℃ 상승하면 인휠모터 절연부의 기대수명이 반 이하로 줄어드는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 인휠모터의 발열은 모터의 내구성 및 성능에 악영향을 미치기 때문에 적절하게 냉각해줄 필요가 있는 것이다.

종래에는 인휠모터의 냉각을 위하여 별도의 구동기에 의하여 순환되는 냉각수를 사용하여 인휠모터를 냉각시켰으나, 라디에이터, 구동기, 냉각순환 파이프 구조 등이 복잡하게 추가 구성되어야 하며, 인휠모터의 수리 교체시 냉각순환 파이프의 처리 등이 난점으로 작용하는 문제점이 있었다. 또한 구동기를 작동시키기 위한 전력을 요구하여 자동차의 전기 에너지를 소비하게 되는 단점도 갖는다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 별도의 추가 동력을 요구하지 아니하면서 자동차의 주행에 따라 자연스럽게 유입되는 외부공기를 통하여 인휠모터를 냉각시키는 목적을 갖는다.

또한, 자동차의 주행속도에 따라 보다 많은 양의 공기를 이용하여 냉각효율을 증가시키는 목적을 갖는다.

또한, 방열면적을 증대시켜 더욱 냉각효율을 증대시키는 목적도 갖는다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시예로 차륜의 휠 내측에 장착되어 차륜을 회전시키는 하이브리드 자동차의 인휠모터를 냉각시키는 과열방지장치에 있어서, 차축이 결합되는 축결합부에서 방사상으로 연장되어 타이어가 결합되는 림부과 연결되는 휠의 지지편이 차륜의 회전에 의하여 휠 내부의 공기를 외부로 강제 인출하는 경사진 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 인휠모터의 과열방지장치를 제시한다.

또한, 외부공기가 유입되는 흡입구가 자동차의 주행 방향을 향하도록 형성되어 있고, 흡입된 외부공기가 인휠모터의 둘레를 통과하며 열교환된 후 상기 휠의 외부로 배출되도록 상기 인휠모터의 둘레를 이격되게 감싸는 형상으로, 상기 인휠모터의 둘레에 고정되는 고정브래킷을 통하여 고정되는 에어덕트가 더 구비되는 것 을 특징으로 하는 인휠모터의 과열방지장치를 제시한다.

나아가, 상기 고정브래킷은 열전도성을 가지며 열교환면적을 증대시키도록 상기 인휠모터의 둘레를 따라 다수가 결합되는 것을 특징으로 하는 인휠모터의 과열방지장치를 제시한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 인휠모터의 과열방지장치에 따르면, 자동차의 주행에 따라 휠 내측에 구비된 인휠모터 둘레에 강제적인 공기 흐름을 발생시켜 냉각함에 따라 별도의 에너지를 소비하지 아니하여 에너지 소모를 줄이게 되는 효과를 갖는다.

또한, 자동차의 주행 속도의 증가에 따라 냉각을 위한 공기의 흐름이 증가함으로써, 주행 속도 증가에 따른 인휠모터의 고온을 더욱 효과적으로 낮출 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 에어덕트가 구비되는 경우에는 자동차의 진행방향을 향하여 형성된 흡입구를 통하여 유입된 대량의 외부공기가 인휠모터의 외주면을 빠르게 냉각시키면서 경사진 블레이드의 회전을 통하여 신속하게 배출되어 더욱 냉각효과가 증대되는 효과를 갖는다.

나아가, 에어덕트를 고정하는 고정브래킷이 열전도성을 갖으며, 다수로 이루어짐에 따라 인휠모터의 고열이 고정브래킷으로 열전도되고, 방열면적을 크게 증가시켜 인휠모터의 냉각이 더욱 신속하게 이루어지는 효과를 갖는다.

이하, 첨부도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명인 인휠모터의 과열방지장치의 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인휠모터의 과열방지장치가 구비된 차륜을 분해한 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 인휠모터의 과열방지장치가 구비된 차륜의 개략적인 단면도이다.

단. 미설명부호 B는 휠에 고정되는 디스크와 인휠모터에 고정되는 캘리퍼로 이루어지는 브레이크 장치이다.

본 발명의 실시예에 의한 인휠모터의 과열방지장치(1)는 휠(2)의 내측에 결합되는 인휠모터(M)의 둘레에 강제 공기 흐름을 발생시켜 작동에 의하여 인휠모터(M)의 고열을 저감시키는 것이다.

이러한 강제 공기 흐름을 발생시키기 위하여 휠(2)에는 회전에 의하여 휠 내측의 공기를 외측으로 방출되게 하는 경사진 블레이드(11)가 구비되어 있다.

구체적으로 휠(2)은 인휠모터(M)의 동력축 즉 차축(W)과 결합되는 축결합부(21)와, 외부 둘레에 타이어(T)가 결합되는 림부(22) 및 축결합부(21)에서 방사상으로 림부(22)에까지 연장형성되는 지지편(23)으로 이루어지는데, 이 지지편(23)이 차륜의 회전에 의하여 휠 내부의 공기를 외부로 강제 인출하는 경사진 블레이 드(11)로 이루어진다.

즉, 블레이드(11)는 대략 판형상을 가지며 축결합부(21)의 외주면에 일정 경사각도를 형성하고 있어 휠(2)의 회전에 의하여 휠 내측의 공기를 외부로 인출하는 송풍기의 역할을 갖게 된다.

이러한 블레이드(11)는 자동차가 주행하는 방향으로 차륜이 회전될 때에 외부공기를 외부로 배출함으로써, 휠(2)의 내측에 구비된 인휠모터(M)의 하우징 표면과 열교환되어 뜨거워진 공기를 차륜의 외부로 방출시키고, 보다 차가운 새로운 외부공기가 인휠모터(M)의 둘레에 유입되게 하여 인휠모터(M)를 냉각시키는 것이다.

이때, 블레이드(11)의 양 측면은 예각으로 형성하여 공기를 가르는 데 있어 풍절음의 발생을 최소화시키면서 공기 저항을 줄여, 소음의 발생을 줄이면서 강제 공기 흐름의 량을 증대시킬 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따른 인휠모터의 과열방지장치는 휠(2)의 구성요소인 지지편(23)의 형상을 변형하여 경사진 블레이드(11)를 형성함에 따라 별도의 냉각 장치를 차륜에 부가 설치하지 아니하여도 강제 공기 흐름을 발생시켜 인휠모터의 과열을 방지할 수 있는 것이다. 또한 차륜의 회전을 이용하므로 강제 공기 흐름을 발생시키기 위하여 별도의 동력을 요구하지 아니하므로 자동차의 저장 에너지의 소모를 최소화할 수 있게 된다.

또한, 차륜의 회전속도 상승에 따라 증가되는 인휠모터의 발열량 증가되는데, 이러한 차륜의 회전속도 상승에 따라 빠르게 회전되는 휠의 블레이드에 의하여 강제 공기 흐름의 속도와 량도 함께 증가하게 된다. 따라서 인휠모터의 발열량 증가에 따라 냉각용량이 증가하게 되어 냉각효율이 상승되는 효과를 갖게 된다.

한편, 인휠모터의 과열방지장치에는 인휠모터의 냉각효율을 더욱 상승시키기 위하여 많은 양의 외부공기를 흡입하여 보다 적극적으로 강제 공기 흐름을 생성하는 에어덕트(12)가 더 구비될 수 있다.

에어덕트(12)에는 자동차의 진행 방향을 향하여 개방되게 형성되어 외부공기가 유입되는 흡입구(121)가 구비되어 있고, 에어덕트의 배출구(122)는 대략 깔때기의 형성을 가져 인휠모터(M)를 감싸도록 결합된다. 즉, 배출구가 형성된 에어덕트(12)의 몸체는 직경이 완만하게 증가하는 형상을 가지며, 에어덕트(12)의 배출구(122) 내측에는 인휠모터(M)가 위치되는 것이다.

이때, 흡입구(121)를 통하여 유입된 외부공기가 인휠모터(M)의 둘레를 이루는 고온의 하우징과 열교환한 후 배출될 수 있도록, 에어덕트(12)의 내측면과 인휠모터(M)의 둘레 사이에는 고정브래킷(13)에 의하여 외부공기가 지나가는 유로가 확보된다.

고정브래킷(13)은 일단이 인휠모터(M)의 둘레에 결합되고, 타단이 에어덕트(12)의 내측면에 고정된다. 이러한 고정브래킷은 인휠모터의 외주면에 용접 등으 로 고정되는 볼트와 에어덕트를 관통한 볼트에 체결되는 너트 등 다양한 체결수단으로 대체될 수도 있는 것이다.

이 경우, 자동차의 주행 방향으로 개방된 흡입구를 통하여, 자동차의 주행시 대량의 외부공기가 에어덕트의 내부로 유입된다. 이렇게 유입된 외부공기는 휘어진 에어덕트의 내부에서 차축과 평행한 방향으로 진행 방향이 전환되고, 인휠모터의 둘레를 통과하여 빠져나가게 된다. 이때 외부공기가 인휠모터 둘레를 지나가면서 고온의 인휠모터 하우징과 열교환됨으로써 인휠모터의 온도를 낮출 수 있게 된다.

또한, 인휠모터의 둘레를 지나는 외부공기는 휠에 구비된 블레이드에 의하여 휠 내측에서 정체됨 없이 신속하게 휠 외부로 방출되어, 인휠모터를 냉각시키는 흐름을 크게 증진시켜 냉각효율을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 냉각 효율을 더욱 증대시키기 위하여 고정브래킷(13)은 열전도성을 가지며 열교환면적을 증대시키도록 인휠모터(M)의 둘레를 따라 다수가 결합되게 구성할 수 있다.

이 경우, 열전도성 고정브래킷(13)에 인휠모터의 고열이 열전도됨에 따라 외부공기의 강제 흐름에 의한 열교환면적이 증대되는 효과를 갖는다.

이러한 고정브래킷(13)은 인휠모터의 외주면에 다수를 설치함으로써 더욱 열교환면적을 증대시킬 수 있게 된다.

구체적으로 고정브래킷(13)은 외부공기가 통과하는 방향에 따라 다수의 열 (列)을 형성하도록 인휠모터(M)의 둘레에 고정되며, 각 열에는 인휠모터의 원주면을 따라 고정브래킷(13)이 방사상으로 다수가 구비될 수 있다.

또한, 고정브래킷이 형성하는 다수의 열은 차륜의 정면에서 보았을 때 서로 겹치지 아니하도록 설치되는 각도를 변경하여 외부공기와 직접 접촉하는 면적을 증대시킬 수도 있다.

이러한 고정브래킷의 열 또는 방사상으로 결합되는 개수와, 배치각도의 구성은 실시자의 의도에 따라 변경될 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인휠모터의 과열방지장치가 구비된 차륜을 분해한 개략적인 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 인휠모터의 과열방지장치가 구비된 차륜의 개략적인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 과열방지장치

11 : 블레이드

12 : 에어덕트 121 : 흡입구 122 : 배출구

13 : 고정브래킷

2 : 휠

21 : 축결합부

22 : 림부

23 : 지지편

M : 인휠모터 W : 차축 T : 타이어

B : 브레이크 장치

Claims (3)

1. 삭제
2. 차륜의 휠(2) 내측에 장착되어 차륜을 회전시키는 하이브리드 또는 전기 자동차의 인휠모터(M)를 냉각시키기 위하여 차축(W)이 결합되는 축결합부(21)에서 방사상으로 연장되어 타이어(T)가 결합되는 림부(22)와 연결되는 휠(2)의 지지편(23)이 차륜의 회전에 의하여 휠(2) 내부의 공기를 외부로 강제 인출하는 경사진 블레이드(11)로 이루어진 인휠모터의 과열방지장치에 있어서,

   외부공기가 유입되는 흡입구(121)가 자동차의 주행 방향을 향하도록 형성되어 있고, 흡입된 외부공기가 인휠모터(M)의 둘레를 통과하며 열교환된 후 상기 휠(2)의 외부로 배출되도록 상기 인휠모터(M)의 둘레를 이격되게 감싸는 형상으로, 상기 인휠모터(M)의 둘레에 고정되는 고정브래킷(13)을 통하여 고정되는 에어덕트(12)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 인휠모터의 과열방지장치.
3. 제2항에서,

   상기 고정브래킷(13)은 열전도성을 가지며 열교환면적을 증대시키도록 상기 인휠모터(M)의 둘레를 따라 다수가 결합되는 것을 특징으로 하는 인휠모터의 과열방지장치.

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