KR101060018B1 - In-wheel motor with heat pipe - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 고정자에 히트 파이프를 설치하여 인휠 모터를 냉각시킬 수 있도록 함으로써 상대적으로 낮은 중량과 저비용으로 높은 냉각 성능을 얻을 수 있으며, 히트 파이프에 방열팬을 설치하여 냉각 성능을 높일 수 있는, 히트 파이프를 구비한 인휠 모터에 관한 것으로서,According to the present invention, by installing a heat pipe on the stator to cool the in-wheel motor, a high cooling performance can be obtained at a relatively low weight and low cost, and a heat can be increased by installing a heat radiating fan on the heat pipe. In the in-wheel motor with a pipe,

내측의 고정자와 외측의 회전자가 서로 마주보도록 배치되며, 상기 고정자에는 코일이 권선되며, 상기 회전자에는 영구자석이 구비되며, 상기 고정자는 스테이터 브래킷을 개재하여 너클에 고정되며, 상기 회전자는 로터 브래킷을 개재하여 휠에 고정되며, 상기 고정자에는 히트 파이프가 원주방향으로 내입되어 있으며, 상기한 히트 파이프에는 방열판이 연결되는 구조로 이루어진다.The inner stator and the outer rotor are disposed to face each other, the stator is coiled, the rotor is provided with a permanent magnet, the stator is fixed to the knuckle through the stator bracket, the rotor is a rotor bracket It is fixed to the wheel through the, the stator has a heat pipe is inserted in the circumferential direction, the heat pipe is made of a structure in which a heat sink is connected.

고정자, 회전자, 코일, 영구자석, 스테이터 브래킷, 로터 브래킷, 히트 파이프 Stator, rotor, coil, permanent magnet, stator bracket, rotor bracket, heat pipe

Description

히트 파이프를 구비한 인휠 모터{Inwheel motor having heat pipe}Inwheel motor having heat pipe}

이 발명은 인휠 모터에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 고정자에 히트 파이프를 설치하여 인휠 모터를 냉각시킬 수 있도록 함으로써 상대적으로 낮은 중량과 저비용으로 높은 냉각 성능을 얻을 수 있으며, 히트 파이프에 방열팬을 설치하여 냉각 성능을 높일 수 있는, 히트 파이프를 구비한 인휠 모터에 관한 것이다.The present invention relates to an in-wheel motor. More specifically, the in-wheel motor can be cooled by installing a heat pipe on the stator, so that a high cooling performance can be obtained at a relatively low weight and low cost. The present invention relates to an in-wheel motor having a heat pipe that can improve cooling performance.

화석연료가 고갈되어 감에 따라 휘발유, 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기 자동차의 개발이 이루어지고 있다.As fossil fuels are depleted, development of electric vehicles that drive motors using electric energy stored in batteries instead of vehicles using fossil fuels such as gasoline and diesel is being made.

상기한 전기 자동차는, 충전 배터리에 저장된 전기 에너지만을 이용하여 모터를 구동하는 순수 전기 차량, 광전지를 이용하여 모터를 구동하는 태양전지 차량, 수소연료를 사용하는 연료전지를 이용하여 모터를 구동하는 연료전지 차량, 화석연료를 이용하여 엔진을 구동하고 전기를 이용하여 모터를 구동함으로써 엔진과 모터를 병용하는 하이브리드 차량 등으로 구분된다.The electric vehicle includes a pure electric vehicle driving a motor using only electric energy stored in a rechargeable battery, a solar cell vehicle driving a motor using photovoltaic cells, and a fuel driving motor using a fuel cell using hydrogen fuel. It is divided into a battery vehicle and a hybrid vehicle using an engine and a motor by driving an engine using fossil fuels and driving a motor using electricity.

일반적으로, 인휠 모터는 상기한 전기 자동차와 같이 전기를 동력원으로 사 용하는 자동차에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달에 의해 바퀴가 회전 구동하는 방식과는 달리, 휠 림 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달도록 하는 기술이다.In general, in-wheel motor is a technology used in a vehicle that uses electricity as a power source, such as the above-described electric vehicle, and the wheel is rotated by the transmission of power through the engine-mission-drive shaft in gasoline or diesel vehicles Alternatively, the technique is such that power is transmitted directly to the wheel by a motor disposed inside the wheel rim.

따라서, 상기 인휠 모터를 적용하는 경우 엔진, 변속기나 차동기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있으며, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, when the in-wheel motor is applied, driving and power transmission devices such as an engine, a transmission, or a differential gear can be omitted, thereby reducing the weight of the vehicle and reducing energy loss in the power transmission process. have.

일반적으로 모터는 약 180℃ 이상에서 출력이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 인휠 모터에는 주행중에 발생되는 열을 식혀 줄 냉각장치를 필요로 한다.In general, since the motor has a problem in that the output is lowered at about 180 ° C. or more, the in-wheel motor needs a cooling device to cool down the heat generated during driving.

도 1은 종래의 냉각장치를 구비한 인휠모터의 구성도이다.1 is a block diagram of an in-wheel motor having a conventional cooling device.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 냉각장치를 구비한 인휠모터의 구성은, 코일(11)이 감겨져 있는 고정자(1)가 외측에 설치되고, 영구자석이 구비되어 있는 회전자(2)가 내측에 설치되어 고정자(1)와 서로 마주보도록 배치되며, 상기한 회전자(2)에는 타이어가 장착되어 있는 휠이 고정 연결되며, 상기한 고정자(1)와 회전자(2)를 감싸기 위하여 케이스(6)가 설치되며, 상기한 케이스(6)의 안쪽에는 냉각유(3)가 저장되고 상기한 케이스(6)의 내부에는 상기한 냉각유(3)를 순환시키기 위한 냉각유로(5)가 형성되고, 펌프를 이용하여 상기한 냉각유(3)가 냉각유로(5)를 따라서 순환되도록 하는 유량 제어부(4)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 1, the structure of an in-wheel motor having a conventional cooling device includes a rotor 2 having a coil 11 wound around it, and a rotor 2 having permanent magnets. It is installed inside and is disposed to face each other with the stator (1), the wheel on which the tire is mounted is fixedly connected to the rotor (2), the case to surround the stator (1) and the rotor (2) (6) is installed, the cooling oil (3) is stored inside the case (6) and the cooling passage (5) for circulating the cooling oil (3) inside the case (6) It is formed, and comprises a flow rate control unit 4 for causing the cooling oil 3 is circulated along the cooling flow path 5 by using a pump.

상기한 구성에 의한 종래의 냉각장치를 구비한 인휠모터의 작용은 다음과 같다.The operation of the in-wheel motor with a conventional cooling device according to the above configuration is as follows.

고정자(1)에 장착된 코일(11)에 교류전류를 가하면, 영구자석이 장착된 회전 자(2)가 회전하게 되고, 이에 따라 상기한 회전자(2)와 고정 연결되어 있는 휠 및 타이어가 회전하게 된다. When an alternating current is applied to the coil 11 mounted on the stator 1, the rotor 2 mounted with the permanent magnet rotates, whereby the wheel and tire fixedly connected to the rotor 2 are Will rotate.

이 경우에, 유량 제어부(4)는 펌프를 가동시켜서 케이스(6)의 안쪽에 저장되어 있는 냉각유(3)가 케이스(6)의 내부에 형성되어 있는 냉각유로(5)를 따라서 순환되도록 함으로써 주행중에 발생되는 열을 식혀주도록 한다.In this case, the flow rate control part 4 operates the pump so that the cooling oil 3 stored inside the case 6 is circulated along the cooling flow path 5 formed inside the case 6. Cool the heat generated while driving.

그러나, 상기한 종래의 냉각장치를 구비한 인휠모터는, 냉각유를 순환시키기 위한 동력장치로서 펌프를 필요로 하기 때문에 중량 증대 및 동력 손실을 가져 오는 문제점이 있다.However, the in-wheel motor provided with the above-mentioned conventional cooling apparatus requires a pump as a power unit for circulating the cooling oil, which causes a problem of weight increase and power loss.

또한, 종래의 냉각장치를 구비한 인휠모터는, 냉각유로를 설치해야 하기 때문에 구조가 복잡해짐에 따라 비용이 많이 들게 되는 문제점이 있다.In addition, the conventional in-wheel motor with a cooling device has a problem that the cost is increased as the structure is complicated because the cooling flow path must be provided.

그리고, 종래의 냉각장치를 구비한 인휠모터는, 냉각유 순환방식으로 인하여 냉각유가 오염될 수 있는 문제점이 있다.In addition, the in-wheel motor having a conventional cooling device has a problem that the cooling oil may be contaminated due to the cooling oil circulation method.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고정자에 히트 파이프를 설치하여 인휠 모터를 냉각시킬 수 있도록 함으로써 상대적으로 낮은 중량과 저비용으로 높은 냉각 성능을 얻을 수 있는, 히트 파이프를 구비한 인휠 모터를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by installing a heat pipe in the stator to cool the in-wheel motor to obtain a high cooling performance at a relatively low weight and low cost, heat pipe It is to provide an in-wheel motor having a.

본 발명의 다른 목적은, 히트 파이프에 방열팬을 설치하여 냉각 성능을 높일 수 있는, 히트 파이프를 구비한 인휠 모터를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an in-wheel motor having a heat pipe, which can increase a cooling performance by providing a heat radiating fan to the heat pipe.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 내측의 고정자와 외측의 회전자가 서로 마주보도록 배치되며, 상기 고정자에는 코일이 권선되며, 상기 회전자에는 영구자석이 구비되며, 상기 고정자는 스테이터 브래킷을 개재하여 너클에 고정되며, 상기 회전자는 로터 브래킷을 개재하여 휠에 고정되며, 상기 고정자에는 히트 파이프가 원주방향으로 내입되어 있으며, 상기한 히트 파이프에는 방열판이 연결되는 구조로 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention, the inner stator and the outer rotor are disposed to face each other, the stator is wound with a coil, the rotor is provided with a permanent magnet, the stator It is fixed to the knuckle through the stator bracket, the rotor is fixed to the wheel via the rotor bracket, the stator has a heat pipe in the circumferential direction, and the heat pipe is connected to the heat sink.

이 발명의 구성은, 상기한 히트 파이프는 한개 이상 설치되면 바람직하다. It is preferable that the structure of this invention is provided with one or more said heat pipes.

이 발명의 구성은, 상기한 방열판은 도넛 형태로 이루어지면 바람직하다.In the configuration of the present invention, it is preferable that the heat sink is formed in a donut shape.

이 발명의 구성은, 상기한 방열판은 다겹으로 형성되면 바람직하다.The structure of this invention is preferable when said heat sink is formed in multiple layers.

이 발명은, 고정자에 히트 파이프를 설치하여 인휠 모터를 냉각시킬 수 있도록 함으로써 상대적으로 낮은 중량과 저비용으로 높은 냉각 성능을 얻을 수 있으며, 히트 파이프에 방열팬을 설치하여 냉각 성능을 높일 수 있는, 효과를 갖는다.According to the present invention, by installing a heat pipe on the stator to cool the in-wheel motor, high cooling performance can be obtained at a relatively low weight and low cost, and a heat radiating fan can be installed on the heat pipe to increase cooling performance. Has

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the purpose, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiments.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터의 단면 구성도이다.Figure 2 is a cross-sectional configuration of the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터의 단면 구성도이고, 도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터의 실적용 구성도이고, 도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터의 실적용 구성도이다.Figure 2 is a cross-sectional configuration of the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a configuration diagram for the performance of the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention, 4 is a configuration diagram for the performance of the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터는, 내측의 고정자(170)와 외측의 회전자(180)가 서로 마주보도록 배치되는 구조로 이루어진다.As shown in Figure 2 to 4, the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention, the structure in which the inner stator 170 and the outer rotor 180 face each other Is made of.

상기 고정자(170)에는 코일(171)이 권선되며, 상기 회전자(180)에는 영구자석(181)이 구비된다.A coil 171 is wound around the stator 170, and the rotor 180 is provided with a permanent magnet 181.

상기 고정자(170)는 스테이터 브래킷(80)을 개재하여 너클(30)에 고정된다.The stator 170 is fixed to the knuckle 30 via the stator bracket 80.

상기 너클(30)은 직접 또는 다른 요소들을 개재하여 차체에 고정되어 있기 때문에 고정자(170)도 차체에 대해 고정된다.Since the knuckle 30 is fixed to the vehicle body directly or via other elements, the stator 170 is also fixed relative to the vehicle body.

상기 회전자(180)는 로터 브래킷(130)을 개재하여 휠(140)에 고정되어 있어 인휠 모터가 작동하여 회전자(180)가 고정자(170)에 대해 회전하면 휠(140) 및 바퀴(141)도 함께 회전하게 된다.The rotor 180 is fixed to the wheel 140 via the rotor bracket 130, so that the in-wheel motor operates so that the rotor 180 rotates with respect to the stator 170, and the wheel 140 and the wheel 141. ) Will also rotate.

한편, 상기 휠(140) 및 바퀴(141)의 회전을 가능하게 지지하도록 휠 베어링의 회전부가 휠에 고정되는데, 휠베어링의 고정부는 너클(30)에 대해 고정된다.On the other hand, the rotation of the wheel bearing is fixed to the wheel to support the rotation of the wheel 140 and the wheel 141, the fixing portion of the wheel bearing is fixed relative to the knuckle 30.

상기 휠베어링 내륜(50)이 휠(140)에 대하여 고정되고, 휠베어링 외륜(70)이 너클(30)에 대해 고정된다. 너클(30)에는 가운데에 구멍이 있어서 이 구멍에 휠 베어링이 삽입된다.The wheel bearing inner ring 50 is fixed with respect to the wheel 140, and the wheel bearing outer ring 70 is fixed with respect to the knuckle 30. The knuckle 30 has a hole in the center so that the wheel bearing is inserted into the hole.

상기 휠베어링 외륜(70)에는 플랜지(71)가 반경방향 외측으로 연장 형성되어 있는 바, 상기 플랜지(71)에는 볼트(90)가 나사체결되는 체결홀이 형성된다. 차체측으로부터 너클(30), 스테이터 브래킷(80), 휠베어링 외륜(70)의 플랜지(71)가 순서대로 배열되고 볼트(90)에 의해 상호 고정된다.The wheel bearing outer ring 70 is formed with a flange 71 extending radially outward, and the flange 71 is provided with a fastening hole for screwing the bolt 90. From the vehicle body side, the knuckle 30, the stator bracket 80, and the flange 71 of the wheel bearing outer ring 70 are arranged in order and fixed to each other by the bolt 90.

상기 회전자(180)는 로터 브래킷(130)에 의해 지지되며, 로터 브래킷(130)은 볼트와 너트에 의해 휠베어링 내륜(50), 브레이크 디스크(120), 휠(140)과 서로 고정된다.The rotor 180 is supported by the rotor bracket 130, and the rotor bracket 130 is fixed to the wheel bearing inner ring 50, the brake disc 120, and the wheel 140 by bolts and nuts.

상기 고정자(170)에는 다수개의 히트 파이프(A)가 원주방향으로 내입되어 있으며, 상기한 히트 파이프(A)에는 수겹으로 이루어진 도넛 형태의 방열판(B)이 연결된다.A plurality of heat pipes (A) are inserted in the circumferential direction in the stator (170), and the heat pipe (B) of a donut shape made of multiple layers is connected to the heat pipe (A).

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터의 작용은 다음과 같이 이루어진다.By the above configuration, the action of the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention is as follows.

고정자(170)에 권선되어 있는 코일(171)에 전류가 인가되어 자기장이 발생되 면, 회전자(180)에 설치되어 있는 영구자석(181)의 자기장과 상호 작용하게 되어 회전자(180)가 회전하게 됨으로써 인휠모터가 구동하게 된다.When a current is applied to the coil 171 wound around the stator 170 to generate a magnetic field, the rotor 180 rotates by interacting with a magnetic field of the permanent magnet 181 installed in the rotor 180. As a result, the in-wheel motor is driven.

이와 같이 인휠모터가 구동하게 되면 부하로 인해 고정자(170)에서 열이 발생하게 되고, 또한 브레이크 디스크(20)에서 발생하는 마찰열이 공기를 통하여 고정자(170)로 전달된다.When the in-wheel motor is driven as described above, heat is generated in the stator 170 due to the load, and frictional heat generated from the brake disc 20 is transmitted to the stator 170 through air.

고정자(170)에서 발생된 열과 고정자(170)로 전달된 열은 고정자(170)에 설치되어 있는 다수개의 히트 파이프(A)로 전달되고, 히트파이프(A)의 끝에 있는 방열판(B)으로 집중된다. 방열판(B)은 외부로 노출되어 있어서 대기중의 공기로 열을 방출하는 역할을 수행한다.The heat generated from the stator 170 and the heat transferred to the stator 170 are transferred to a plurality of heat pipes A installed in the stator 170 and concentrated to the heat sink B at the end of the heat pipe A. do. The heat sink (B) is exposed to the outside serves to release heat to the air in the atmosphere.

도 1은 종래의 냉각장치를 구비한 인휠모터의 구성도이다.1 is a block diagram of an in-wheel motor having a conventional cooling device.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터의 단면 구성도이다.Figure 2 is a cross-sectional configuration of the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터의 실적용 구성도이다.3 is a configuration diagram for the performance of the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention.

도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 구비한 인휠 모터의 실적용 구성도이다.Figure 4 is a configuration diagram for the performance of the in-wheel motor with a heat pipe according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

30 : 너클 50 : 휠베어링 내륜30: knuckle 50: wheel bearing inner ring

70 : 휠베어링 외륜 80 : 스테이터 브래킷70: wheel bearing outer ring 80: stator bracket

90 : 볼트 140 : 휠90: bolt 140: wheel

170 : 고정자 180 : 회전자170: stator 180: rotor

A : 히트 파이프 B : 방열판A: heat pipe B: heat sink

Claims (4)

내측의 고정자와 외측의 회전자가 서로 마주보도록 배치되며, 상기 고정자에는 코일이 권선되며, 상기 회전자에는 영구자석이 구비되며, 상기 고정자는 스테이터 브래킷을 개재하여 너클에 고정되며, 상기 회전자는 로터 브래킷을 개재하여 휠에 고정되며, 상기 고정자에는 히트 파이프가 원주방향으로 내입되어 있으며, The inner stator and the outer rotor are disposed to face each other, the stator is coiled, the rotor is provided with a permanent magnet, the stator is fixed to the knuckle through the stator bracket, the rotor is a rotor bracket Is fixed to the wheel through the, the stator has a heat pipe in the circumferential direction, 상기한 히트 파이프에는 방열판이 연결되며, 상기한 히트 파이프는 한개 이상 설치되며,A heat sink is connected to the heat pipe, and one or more heat pipes are installed. 상기한 방열판은 도넛 형태로 이루어지며, 상기한 방열판은 다겹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 구비한 인휠 모터.The heat sink is made of a donut shape, the heat sink is in-wheel motor having a heat pipe, characterized in that formed in multiple layers. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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