KR101079171B1 - 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템 - Google Patents

인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바람직한 일실시예의 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템에 따르면, 인휠 모터를 보다 효과적으로 냉각할 수 있을 뿐만 아니라, 모터로부터 발생하는 열을 외부로 버리지 않고 동절기 난방의 보조 열원으로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 인휠 모터를 원활하게 냉각시켜 모터 성능 및 내구성을 확보하고, 폐열을 난방에 이용하여 동절기 전기자동차의 보다 긴 주행거리를 확보할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템은 차량 내부의 바퀴에 장착되어 있는 인휠 모터; 상기 인휠 모터를 감싸고 있는 하우징; 상기 차량의 범퍼홀과 상기 하우징을 연결하는 입구 덕트; 상기 하우징으로부터 상기 차량의 실내 및 외부로 연결되는 출구 덕트; 및 상기 하우징으로부터 상기 출구 덕트로 방출되는 공기의 방향을 상기 차량의 실내 또는 차량의 외부로 선택할 수 있는 방향 전환 밸브;를 포함한다.

Description

인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템{System for Cooling and Waste Heat Utilization of In-Wheel Motor}
본 발명은 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인휠 모터에서 발생하는 열을 이용하여 동절기 난방의 보조 열원으로도 사용할 수 있도록 하는 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템에 관한 것이다.
인휠 모터(In-Wheel Motor)는 전기를 동력원으로 사용하는 자동차에 탑재되는데, 모터 자체를 차량 바퀴에 내장(In-Wheel)하여 분산 구동하는 방식으로 동력전달 장치 및 이에 따른 부품이 필요 없게 되어 차량 무게를 크게 줄일 수 있고, 차체 내부 공간이 확보 가능하다는 등의 장점을 갖는다. 그러나 인휠 모터는 차륜 내에 위치하므로 외부 이물질로부터 보호하기 위하여 밀폐형으로 되어 있어, 이러한 구조적인 이유로 냉각 측면에서 더욱 불리한 단점이 있다.
인휠 모터의 고정자 부품의 발열은 주로 하우징으로 전도되어 외부 공기와의 대류에 의한 열전달로 냉각이 이루어진다. 하지만 회전자 부품은 내부 공기에 의한 대류와 회전축 및 감속기를 통한 전도에 의해 발생열이 전달되어, 상대적으로 작은 표면적으로부터 외부 공기로의 열방출이 일어난다. 특히 고속 회전을 하는 경우에는 영구자석 매입형 전동기의 특성상 회전자에서의 손실이 크기 때문에, 모터 내부의 온도 상승을 유발시켜 모터 성능 및 내구성을 저하시키게 된다.
또한, 하이브리드 및 전기자동차에서 겨울철 난방을 위한 열에너지는 배터리로부터 공급받게 되는데, 이러한 에너지 소모로 인하여 주행 거리가 줄어들게 된다. 따라서, 내연기관과 비교하여 폐열이 적기는 하지만 동절기에는 차량 실내 난방을 위하여 적절한 이용 방안이 필요하다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 인휠 모터를 보다 효과적으로 냉각할 수 있을 뿐만 아니라, 모터로부터 발생하는 열을 외부로 버리지 않고 동절기 난방의 보조 열원으로 사용할 수 있는 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 인휠 모터를 원활하게 냉각시켜 모터 성능 및 내구성을 확보하고, 폐열을 난방에 이용하여 동절기 전기자동차의 보다 긴 주행거리를 확보하는 것에도 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템은 차량 내부의 바퀴에 장착되어 있는 인휠 모터; 상기 인휠 모터를 감싸고 있는 하우징; 상기 차량의 범퍼홀과 상기 하우징을 연결하는 입구 덕트; 상기 하우징으로부터 상기 차량의 실내 및 외부로 연결되는 출구 덕트; 및 상기 하우징으로부터 상기 출구 덕트로 방출되는 공기의 방향을 상기 차량의 실내 또는 차량의 외부로 선택할 수 있는 방향 전환 밸브;를 포함한다.
또한, 상기 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템은 상기 범퍼홀로부터 상기 입구 덕트로 유입되는 공기를 개폐할 수 있는 도어; 및 상기 범퍼홀로부터 상기 입구 덕트로 유입되는 공기를 정화하기 위한 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 일실시예에 따른 상기 하우징과 연결되는 입구 덕트 및 출구 덕트의 끝단은 상기 차량의 바퀴를 조향 시에, 상기 입구 덕트 및 출구 덕트의 끝단이 움직일 수 있도록 주름관의 형태인 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 인휠 모터의 회전자는, 상기 출구 덕트를 통해 공기를 방출 시에 상기 회전자의 회전에 의한 공기의 난류 효과를 발생시켜 인휠 모터의 발생열을 빼앗기 위한 하나 이상의 블레이드; 또는 상기 인휠 모터의 내부에 밀집된 공기의 흐름을 위한 하나 이상의 홀;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템은 상기 방향 전환 밸브에 의해 차량의 실내가 선택되었을 경우, 상기 하우징으로부터 상기 출구 덕트로 방출되는 공기를 상기 차량 실내의 난방을 위한 보조 열원으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예의 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템에 따르면, 인휠 모터를 보다 효과적으로 냉각할 수 있을 뿐만 아니라, 모터로부터 발생하는 열을 외부로 버리지 않고 동절기 난방의 보조 열원으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 인휠 모터를 원활하게 냉각시켜 모터 성능 및 내구성을 확보하고, 폐열을 난방에 이용하여 동절기 전기자동차의 보다 긴 주행거리를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템의 간략화된 구조도이다.
도 2는 인휠 모터의 하우징의 상면도이다.
도 3은 상기 인휠 모터의 회전자의 입체도이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 3의 회전자의 상면도 및 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템의 간략화된 구조도이다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템은 차량 내부의 바퀴에 장착되어 있는 인휠 모터(50); 상기 인휠 모터를 감싸고 있는 하우징(40); 상기 차량의 범퍼홀과 상기 하우징(40)을 연결하는 입구 덕트(30); 상기 하우징(40)으로부터 상기 차량의 실내 및 외부로 연결되는 출구 덕트(60); 및 상기 하우징(40)으로부터 상기 출구 덕트(60)로 방출되는 공기의 방향을 상기 차량의 실내 또는 차량의 외부로 선택할 수 있는 방향 전환 밸브(70);를 포함한다.
단, 도 1에서 인휠 모터(50)는 상세한 구조가 생략된 점선의 블록으로 도시되었다.
차량 실내의 난방이 필요 없는 경우에는 상기 방향 전환 밸브(70)에 의해 차량의 외부를 선택하는 것에 의해 외부로 공기를 방출함으로써 인휠 모터(50)의 냉각 효과를 달성할 수 있다.
동절기와 같이 차량 실내의 난방이 필요한 경우에는 상기 방향 전환 밸브(70)에 의해 차량의 실내를 선택함으로써, 상기 하우징(40)으로부터 상기 출구 덕트(60)로 방출되는 공기를 상기 차량 실내의 난방을 위한 보조 열원으로 사용할 수 있어, 인휠 모터(50)의 냉각 효과 뿐만 아니라, 동절기에는 에너지 절약이 효과 또한 달성할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템은 상기 범퍼홀로부터 상기 입구 덕트(30)로 유입되는 공기를 개폐할 수 있는 도어(10); 및 상기 범퍼홀로부터 상기 입구 덕트(30)로 유입되는 공기를 정화하기 위한 필터(20);를 더 포함할 수 있다.
아울러 상기 하우징(40)과 연결되는 입구 덕트(30) 및 출구 덕트(60)의 끝단은 상기 차량의 바퀴를 조향 시에, 상기 입구 덕트(30) 및 출구 덕트(60)가 유연하게 동작할 수 있도록 하는 주름관(31, 61)의 형태인 것이 바람직하다.
도 2는 상기 인휠 모터(50)의 하우징(40)의 상면도이다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 상기 하우징(40)의 윗면은 일정한 크기의 원형 홀이 형성되어, 상기 입구 덕트(30) 및 출구 덕트(60)의 끝단이 상기 원형 홀을 통해 상기 하우징(40)의 안쪽으로 삽입되어 있다. 또한, 상기 하우징(40)의 내부에 인휠 모터(50)가 위치해 있다.
도 3은 상기 인휠 모터(50)의 회전자(51)의 입체도이다. 또한, 도 4 및 도 5는 각각 도 3의 회전자(51)의 상면도 및 측면도이다.
도 3 내지 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 회전자(51)는 블레이드(511)와 홀(512)을 하나 이상 포함하고 있다.
상기 블레이드(511)는 상기 출구 덕트(60)를 통해 공기를 방출 시에 상기 회전자(51)의 회전에 의한 공기의 난류 효과를 발생시켜 인휠 모터(50)의 발생열을 빼앗는 역할을 한다.
또한, 상기 홀(512)은 상기 인휠 모터(50)의 내부에 밀집된 공기의 흐름이 원활하도록 하는 역할을 한다.
상술한 바와 같은 상기 회전자(51)의 구조에 의해 보다 효율적인 인휠 모터의 냉각 효과를 거둘 수 있다.
10 : 도어 20 : 필터
30 : 입구 덕트 40 : 하우징
50 : 인휠 모터 60 : 출구 덕트
70 : 방향 전환 밸브
31 : 주름관
51 : 회전자 61 : 주름관
511 : 블레이드 512 : 홀

Claims (6)

  1. 차량 내부의 바퀴에 장착되어 있는 인휠 모터;
    상기 인휠 모터를 감싸고 있는 하우징;
    상기 차량의 범퍼홀과 상기 하우징을 연결하는 입구 덕트;
    상기 하우징으로부터 상기 차량의 실내 및 외부로 연결되는 출구 덕트; 및
    상기 하우징으로부터 상기 출구 덕트로 방출되는 공기의 방향을 상기 차량의 실내 또는 차량의 외부로 선택할 수 있는 방향 전환 밸브;를 포함하는 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템은,
    상기 범퍼홀로부터 상기 입구 덕트로 유입되는 공기를 개폐할 수 있는 도어; 및
    상기 범퍼홀로부터 상기 입구 덕트로 유입되는 공기를 정화하기 위한 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징과 연결되는 입구 덕트 및 출구 덕트의 끝단은 상기 차량의 바퀴를 조향 시에, 상기 입구 덕트 및 출구 덕트의 끝단이 움직일 수 있도록 주름관의 형태인 것을 특징으로 하는 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인휠 모터의 회전자는,
    상기 출구 덕트를 통해 공기를 방출 시에 상기 회전자의 회전에 의한 공기의 난류 효과를 발생시켜 인휠 모터의 발생열을 빼앗기 위한 하나 이상의 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인휠 모터의 회전자는,
    상기 인휠 모터의 내부 공기의 흐름을 위한 하나 이상의 홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방향 전환 밸브에 의해 차량의 실내가 선택되었을 경우, 상기 하우징으로부터 상기 출구 덕트로 방출되는 공기를 상기 차량 실내의 난방을 위한 보조 열원으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 인휠 모터의 냉각 및 폐열 이용 시스템.
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