KR101418291B1 - 전동기 및 이를 구비한 전기차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동기 및 이를 구비한 전기차량에 관한 것이다. 본 전동기는, 스테이터와, 로터와, 스테이터의 외측에 배치되는 인버터장치와, 냉각유체를 구비하여 스테이터 및 인버터장치 사이에 배치되어 스테이터 및 인버터장치를 냉각시키는 냉각부를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 무게를 줄일 수 있어 배터리 소모량을 줄일 수 있고 차량의 주행거리를 연장할 수 있다.

Description

전동기 및 이를 구비한 전기차량{ELECTRIC MOTOR AND ELECTRIC VECHILE HAVING THE SAME}
본 발명은, 전동기 및 이를 구비한 전기차량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 설치 공간 및 무게를 줄일 수 있도록 한 전동기 및 이를 구비한 전기차량에 관한 것이다.
최근에는 자동차 또는 차량의 배기가스로 인한 환경오염문제, 화석연료의 고갈 등에 기인하여 자동차 또는 차량의 동력원 또는 보조동력원으로 전동기를 이용하는 전기차량 또는 하이브리드 차량(이하, "전기차량"이라 표기함)의 이용이 늘고 있다.
상기 전기차량에는 상기 전동기에 전원을 공급하기 위한 배터리가 구비될 수 있다. 상기 배터리는 충전이 가능한 2차 전지로 구성될 수 있다.
상기 전기차량에 구비되는 전동기는 3상 교류 전원으로 구동되는 3상 교류전동기로 구성될 수 있다.
이를 위해, 상기 전기차량에는 상기 배터리에서 인가된 전원을 고주파 교류 전원으로 변환하여 상기 전동기에 제공하는 인버터장치가 구비될 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 전기차량에 있어서는, 전동기 및 인버터장치가 별개로 제작되므로, 상기 전동기 및 인버터장치를 냉각하기 위한 냉각수단이 개별적으로 제작 및 설치될 수 있다. 이에 기인하여, 제작 및 설치에 많은 비용 및 노력이 소요될 수 있다.
또한, 냉각수단이 개별적으로 제작 및 설치되므로 냉각수단의 점유 공간이 증가할 수 있고, 무게가 증가하게 되어 배터리 소모량이 증가하게 될 수 있다.
따라서, 본 발명은, 무게를 줄일 수 있어 배터리 소모량을 줄일 수 있고 차량의 주행거리를 연장할 수 있는 전동기 및 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 설치 공간을 줄일 수 있어 공간을 활용할 수 있는 전동기 및 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 스테이터; 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터; 상기 스테이터의 외측에 배치되는 인버터장치; 및 냉각유체를 구비하여 상기 스테이터 및 상기 인버터장치 사이에 배치되어 상기 스테이터 및 인버터장치를 냉각시키는 냉각부;를 포함하는 전동기를 제공한다.
여기서, 상기 냉각부는, 내면이 상기 스테이터와 열전달 가능하게 접촉되는 바디; 및 상기 바디의 내부에 냉각유체가 일시 수용되게 형성되는 냉각유체 수용공간부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 바디는 원형의 내면과 다각형상의 외면을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 냉각부의 외측에 배치되어 상기 인버터장치를 지지하는 프레임을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 프레임은 축방향을 따라 양 측이 개방된 통형상을 구비하고, 상기 프레임의 양 단부에 결합되어 상기 로터의 회전축을 지지하는 브래킷;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 인버터장치는, 디시링크 커패시터, 피씨비 및 스위칭소자를 구비하고, 상기 프레임에는 상기 디시링크 커패시터, 피씨비 및 스위칭소자를 지지할 수 있게 디시링크 커패시터 지지부, 피씨비 지지부 및 스위칭소자 지지부가 형성될 수 있다.
상기 디시링크 커패시터 지지부는 상기 프레임의 하부에 형성되고, 상기 스위칭소자 지지부는 상기 프레임의 상부영역에 형성될 수 있다.
상기 프레임의 외측에 배치되어 상기 프레임과 상호 협조적으로 상기 인버터장치를 지지하는 커버;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 커버에는 표면적이 증가하게 요철부 및/또는 복수의 핀(in)이 구비될 수 있다.
상기 커버에는 냉각유체가 유동되는 유로가 형성될 수 있다.
상기 커버의 유로는 상기 냉각부와 병렬로 연결되게 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 차량바디; 상기 차량바디에 구비되는 배터리; 및 상기 배터리에 연결되고 상기 차량바디에 구동력을 제공하는 상기 전동기;를 포함하는 전기차량이 제공된다.
여기서, 상기 냉각유체가 상기 냉각부를 경유하여 순환되게 하는 냉각유체순환유닛;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이터의 외측에 인버터장치를 배치하고 스테이터와 인버터장치 사이에 냉각부를 배치하여 전동기와 인버터가 일체로 구성되도록 함으로써 무게를 줄일 수 있어 배터리 소모량을 줄일 수 있고 차량의 주행거리를 연장할 수 있다.
또한, 동일한 냉각부에 의해 전동기 및 인버터장치의 동시 냉각이 가능하므로 냉각부의 설치 개수를 줄일 수 있고, 부피가 감소되므로 설치시 점유 공간이 현저하게 감소할 수 있다. 이에 의해, 전동기가 설치되는 공간을 활용하거나 전동기가 설치되는 공간 자체를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량의 구성도,
도 2는 도 1의 전동기의 사시도,
도 3은 도 2의 전동기의 분리사시도,
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도,
도 5는 도 1의 전기차량의 냉각유체순환유닛의 구성도,
도 6은 도 1의 전기차량의 제어블록도,
도 7은 도 3의 냉각부의 변형례,
도 8은 도 7의 단면도,
도 9는 도 1의 전동기의 커버의 변형례,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차량의 전동기의 사시도,
도 11은 도 10의 전기차량의 커버의 사시도,
도 12는 도 11의 커버의 단면도,
도 13은 도 10의 전기차량의 냉각유체순환유닛의 구성도,
도 14는 도 10의 전기차량의 제어블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기를 구비한 전기차량은, 차량바디(110)와, 상기 차량바디(110)에 구비되는 배터리(125)와, 상기 배터리(125)에 연결되고 상기 차량바디(110)에 구동력을 제공하는 전동기(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 차량바디(110)의 상부영역에는 도면에는 도시하지 아니하였으나 운전자 등이 탑승할 수 있는 탑승공간이 구비될 수 있다.
상기 차량바디(110)에는 주행이 가능하게 복수의 휠(115)이 구비될 수 있다.
상기 휠(115)들은 상기 차량바디(110)의 전, 후 영역의 양 측에 각각 배치될 수 있다.
상기 차량바디(110)와 상기 휠(115) 사이에는 주행시 노면으로부터 전달되는 진동 및/또는 충격 등이 완화될 수 있게 현가장치(120)가 구비될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전동기(130)는, 스테이터(131)와, 상기 스테이터(131)에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터(141)와, 상기 스테이터(131)의 외측에 배치되는 인버터장치(150)와, 냉각유체를 구비하여 상기 스테이터(131) 및 상기 인버터장치(150) 사이에 배치되어 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)를 냉각시키는 냉각부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 스테이터(131)는 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 스테이터코어와, 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 스테이터코어는 원통 형상(내면 및 외면이 원형)으로 구성될 수 있다.
상기 스테이터(131)의 내부에는 로터(141)가 회전 가능하게 수용될 수 있다.
상기 로터(141)의 중심에는 회전축(145)이 구비될 수 있다. 여기서, 상기 스테이터(131) 및 로터(141)는 3상 교류 전원 인가시 회전할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 스테이터(131)의 외측에는 냉각부(180)가 구비될 수 있다. 이에 의해 상기 스테이터(131)가 냉각될 수 있다. 여기서, 상기 스테이터(131) 및 냉각부(180)는 압입 등의 방법으로 서로 결합될 수 있다.
상기 냉각부(180)는, 내면이 상기 스테이터(131)와 열전달 가능하게 접촉되는 바디(181)와, 상기 바디(181)의 내부에 냉각유체가 일시 수용되게 형성되는 냉각유체수용공간부(185)를 구비하여 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각유체가 상기 스테이터(131)와 열교환되어 상기 스테이터(131)를 냉각시킬 수 있다.
상기 바디(181)는 열전도성부재로 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각유체와 상기 스테이터(131)의 열교환이 원활하게 될 수 있다.
상기 바디(181)는 내면이 상기 스테이터(131)의 외경에 면접촉될 수 있게 원형으로 형성될 수 있다.
상기 바디(181)는 외면이 다각형으로 구성될 수 있다.
상기 바디(181)의 내부에는 냉각유체가 일시 수용(또는 저장)될 수 있게 냉각유체수용공간부(185)가 마련될 수 있다.
상기 냉각유체수용공간부(185)는, 예를 들면, 상기 바디(181)의 축방향으로 관통형성되는 직선구간부(186)와, 상기 직선구간부(187)를 연결하는 곡선구간부(187)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 직선구간부(186)는 상기 바디(181)의 원주방향을 따라 소정 간격으로 이격배치될 수 있다.
상기 곡선구간부(187)는 상기 바디(181)의 양 단부영역에 돌출되게 배치될 수 있다. 이에 의해, 상기 바디(181)의 단부영역을 냉각시킬 수 있다.
상기 곡선구간부(187)는 서로 인접배치된 두 직선구간부(186)의 단부를 상호 연통되게 연결할 수 있다. 이에 의해, 상기 직선구간부(186) 및 곡선구간부(187)는 단일의 냉각유로를 구성할 수 있다.
상기 바디(181)에는 냉각유체가 유입 및 유출될 수 있게 냉각유체유입부(183) 및 냉각유체유출부(184)가 마련될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각유체유입부(183) 및 냉각유체유출부(184)는 상기 바디(181)의 상부영역에 각각 마련될 수 있다.
한편, 냉각부(220)는, 내면이 원형이고 외면이 다각형으로 구성되는 바디(221)와, 상기 바디(221)의 내부에 전체가 연통된 냉각유체수용공간부(225)를 구비하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 냉각유체수용공간부(225)는, 상기 바디(221)의 내경면과 외면 사이에 소정 두께로 형성될 수 있다.
상기 냉각유체수용공간부(225)의 하부영역에는 냉각유체가 유입될 수 있게 냉각유체유입부(226)가 마련되고, 상기 냉각유체수용공간부(225)의 상부영역에 냉각유체가 유출되는 냉각유체유출부(227)가 형성될 수 있다. 이에 의해, 상대적으로 온도가 낮은 냉각유체가 상기 냉각유체수용공간부(225)의 하부로 유입되고 열교환되어 냉각작용을 수행하여 상대적으로 온도가 상승한 냉각유체는 상기 냉각유체수용공간부(225)의 상부영역에서 외부로 유출될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 냉각유체수용공간부(225)의 하부영역에는 상대적으로 발열량이 작은 부품(예를 들면 피씨비(153))를 배치하고, 상대적으로 온도가 높은 상부영역에는 상대적으로 발열량이 큰 부품(예를 들면, 스위칭소자(151))을 배치하여 더욱 효과적으로 발열 부품들을 냉각시킬 수 있다.
상기 냉각부(180)의 외측에는 인버터장치(150)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각부(180)에 의해 상기 스테이터(131) 및 상기 인버터장치(150)가 동시에 냉각될 수 있다.
본 전동기(130)는, 스테이터(131)와 인버터장치(150)를 동시에 냉각하는 냉각부(180)를 구비함으로써 스테이터(131)와 인버터장치(150)를 개별적으로 냉각시킬 수 있도록 복수의 냉각수단이 구비되어 냉각수단의 부피 및 무게가 증가하던 종래와는 달리 냉각부(180)의 무게 및 부피를 줄일 수 있다. 이에 따르면, 냉각부(180)의 무게 감소에 의해 전기차량 전체의 무게가 감소될 수 있으며 배터리(125)의 소모량을 줄일 수 있고 주행거리를 연장시킬 수 있다. 또한, 냉각부(180)의 부피가 감소되므로 전동기(130)가 설치되는 공간을 활용할 수 있거나, 전동기(130)가 설치되는 공간 자체를 줄일 수도 있다.
상기 인버터장치(150)는, 예를 들면, 직류 전원을 고주파 교류 전원으로 변환하는 복수의 스위칭소자(151)와, 제어프로그램을 구비한 피씨비(153)와, 직류전원의 잡음(noise)을 제거하여 상기 스위칭소자(151)에 제공하는 디시링크 커패시터(DC-Link Capacitor)(155)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 스위칭소자(151)는 소위 아이지비티(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)라고 하는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다.
상기 냉각부(180)와 상기 인버터장치(150) 사이에는 상기 인버터장치(150)를 지지하는 프레임(160)이 구비될 수 있다.
상기 프레임(160)은 상기 냉각부(180)에 결합될 수 있다.
상기 프레임(160)은 상기 냉각부(180)의 형상에 대응되게 단면이 다각형상으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각부(180)는 외면이 8각형으로 형성될 수 있고, 상기 프레임(160)은 단면이 8각형으로 구성될 수 있다.
상기 프레임(160)은 양 측이 개방되게 형성될 수 있다.
상기 프레임(160)의 양 단부에는 반경방향을 따라 외측으로 연장되고 둘레방향을 따라 연장된 플랜지부(162)가 각각 형성될 수 있다.
상기 프레임(160)의 양 단부에는 브래킷(168)이 각각 구비될 수 있다. 상기 각 브래킷(168)은 상기 프레임(160)에 고정결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 각 브래킷(168)들은 상기 프레임(160)의 양 단부(플랜지부(162))에 각각 복수의 고정볼트(165)에 의해 체결되게 구성될 수 있다. 상기 플랜지부(162)에는 상기 고정볼트(165)가 각각 결합될 수 있게 복수의 결합부(163)가 형성될 수 있다.
상기 각 브래킷(168)에는 판면을 관통하여 복수의 관통공(169)이 각각 형성될 수 있다.
상기 각 브래킷(168)의 중앙영역에는 상기 회전축(145)을 회전가능하게 지지하는 축지지부(168)가 마련될 수 있다. 예를 들면, 상기 축지지부(168)에는 베어링(미도시)이 각각 구비될 수 있다. 여기서, 상기 냉각부(180)는 상기 프레임(160)의 내부에 압입 등의 방법으로 삽입 결합될 수 있다.
한편, 상기 프레임(160)의 상부영역에는 상기 스위칭소자(151)가 구비될 수 있다.
상기 프레임(160)의 하부영역에는 상기 디시링크커패시터(155)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상대적으로 발열량이 큰 스위칭소자(151)로부터 발생한 열이 다른 부품, 예를 들면 디시링크커패시터(155)로 전달되는 것이 억제될 수 있다.
상기 프레임(160)의 측면 또는 상부영역에는 상기 피씨비(153)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 프레임(160)에는 상기 스위칭소자(151), 피씨비(153) 및 디시링크커패시터(155)를 각각 지지할 수 있게 스위칭소자지지부(164a), 피씨비지지부(164b), 및 상기 디시링크커배시터지지부(164c)가 각각 구비될 수 있다. 상기 스위칭소자지지부(164a), 피씨비지지부(164b) 및 디시링크커패시터지지부(164c)는 상기 스위칭소자(151), 피씨비(153) 및 디시링크커패시터(155)의 형상에 대응되게 형성될 수 있다.
상기 스위칭소자(151)는 복수로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스위칭소자(151)는 3개로 구성될 수 있다. 상기 각 스위칭소자(151)는 상기 프레임(160)의 1변에 대응되는 폭을 가지게 형성될 수 있다.
상기 피씨비(153)는 복수 개로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 피씨비(153)는 2개로 구성될 수 있다. 상기 피씨비(153)는 상기 프레임(160)의 1변의 크기에 대응되는 폭을 가지게 형성될 수 있다.
상기 디시링크커패시터는, 예를 들면, 상기 프레임(160)의 3개의 변에 대응되는 크기를 가지게 절곡 형성될 수 있다.
여기서, 상기 스위칭소자(151)는 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 스위칭소자(151)는, 상기 프레임(160)의 상단부와, 상기 프레임(160)의 양 측에 각각 배치되고, 상기 스위칭소자(151) 사이에 피씨비(153)가 각각 배치되게 구성될 수 있다. 또한, 상기 스위칭소자(151)가 상기 프레임(160)의 상단부 및 그 양 측 변부에 각각 배치되고, 상기 프레임(160)의 측면 2변부에 2개의 피씨비(153)가 각각 배치되게 구성될 수도 있다.
상기 스위칭소자지지부(164a)에는 판면을 관통하여 관통부(166)가 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 스위칭소자(151)와 상기 스테이터(코일)(131)이 서로 통전 가능하게 연결될 수 있다. 여기서, 상기 관통부(166)는 상기 스위칭소자(151) 보다 큰 크기로 형성하는 것도 가능하다. 이에 의해, 상기 냉각부(180)의 외면에 상기 스위칭소자(151)의 내면이 면접촉될 수 있다.
또한, 상기 냉각부(180)와 상기 스위칭소자(151) 사이에는 열전달부재(174)가 개재되게 구성될 수도 있다. 보다 구체적으로, 상기 관통부(166)의 내부에는 일 측은 상기 냉각부(180)에 접촉되고 타 측은 상기 스위칭소자(151)에 접촉되게 열전달부재(174)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각부(180)와 상기 스위칭소자(151)의 열전달이 원활하게 되어 상기 스위칭소자(151)의 냉각이 촉진될 수 있다.
한편, 상기 프레임(160)에는 커버(170)가 결합될 수 있다.
예를 들면, 상기 커버(170)는 상기 프레임(160)의 측방에서 상기 회전축(145)의 축방향에 가로로 결합되게 구성될 수 있다. 상기 커버(170)는 복수의 체결부재(175)에 의해 상기 프레임(160)에 일체로 결합될 수 있다. 상기 체결부재(175)는, 예를 들면, 스크류 또는 볼트로 구현될 수 있다.
상기 커버(170)에는 상기 체결부재(175)가 삽입될 수 있게 복수의 삽입공(172)이 관통형성될 수 있다. 상기 삽입공(172)은 상기 커버(170)의 배면에 돌출된 보스부(171)를 관통하여 형성될 수 있다.
상기 커버(170)에는 상기 냉각유체유입부(183) 및 냉각유체유출부(184)가 외부로 인출될 수 있게 관통공(173)이 각각 형성될 수 있다.
상기 커버(170)는, 예를 들면, 상기 프레임(160)의 5변에 대응되는 크기 및 형상으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 커버(170)는 상기 스위칭소자(151) 및 피씨비(153)의 외곽에 배치될 수 있는 크기 및 형상으로 구성된 경우를 예시하고 있다.
한편, 상기 커버(170)는 전열면적이 증가되게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 커버(170)의 외면에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 공기와 접촉면적이 증가될 수 있게 요철부(177)를 구비할 수 있다. 이에 의해, 상기 커버(170)의 방열(냉각)이 촉진될 수 있다. 상기 요철부(177)는 예를 들면, 복수의 핀(fin)(178)으로 구성될 수 있다.
상기 디시링크커패시터(155)는 상기 프레임(160)에 체결부재(157)에 의해 직접 결합되게 구성될 수 있다. 상기 디시링크커패시터(155)에는 상기 체결부재(157)가 삽입될 수 있게 복수의 삽입공(156)이 관통형성될 수 있다. 여기서, 상기 디시링크커패시터(155)는 도면에는 도시되지 아니하였으나, 상기 배터리(125) 및 스위칭소자(151)와 각각 통전가능하게 연결될 수 있다.
한편, 본 전동기(130)는 상기 냉각유체를 순환시키는 냉각유체순환유닛(190)을 구비하여 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)를 냉각시키면서 온도가 상승한 냉각유체가 순환되면서 냉각될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 냉각유체순환유닛(190)은, 냉각유체의 유로를 형성하는 유체관(191)과, 상기 냉각유체의 유동을 촉진하는 유동촉진수단이 구비될 수 있다. 상기 유동촉진수단은, 예를 들면 상기 냉각유체를 펌핑하는 펌프(193)로 구성될 수 있다.
상기 펌프(193)의 일 측에는 냉각유체가 일시 저장되는 탱크(195)가 구비될 수 있다.
상기 유체관(191)은 상기 냉각유체유입부(183) 및 냉각유체유출부(184)에 각각 연통되게 연결될 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각유체가 상기 냉각부(180)를 경유하여 순환될 수 있다.
상기 냉각유체순환유닛(190)은 상기 냉각유체가 공기와 열교환되어 냉각되는 라디에이터(radiator)(197)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 라디에이터(197)의 일 측에는 상기 라디에이터(197)와 접촉되어 열교환되는 공기의 유동을 촉진시키는 냉각팬(198)이 구비될 수 있다. 상기 냉각팬(198)은 전기력에 의해 구동되게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각팬(198)은 회전날개(199a) 및 모터(electric motor)(199b)를 구비하여 구성될 수 있다.
한편, 본 전기차량은, 제어프로그램을 구비하여 마이크로프로세서(microprocessor)로 구현 가능한 제어부(210)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 냉각유체의 온도를 감지하여 상기 냉각유체의 유동속도를 제어가능하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각유체의 온도를 감지하는 온도감지부(215) 및 펌프(193)가 제어가능하게 연결될 수 있다. 여기서, 상기 온도감지부(215)는, 예를 들면, 상기 냉각부(180)에 구비될 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 온도감지부(215)에 의해 감지된 냉각유체의 온도가 설정온도를 초과하는 경우, 상기 냉각유체의 유동속도가 증가하게 상기 펌프(193)를 제어할 수 있다. 상기 제어부(210)는 상기 냉각유체의 유동속도를 증가시키고자 할 때 상기 펌프(193)의 회전속도를 증가시킬 수 있다. 반대로, 상기 냉각유체의 온도를 하강시키고자 할 때 상기 펌프(193)의 회전속도를 감소시킬 수 있다. 여기서, 상기 냉각유체의 유동속도가 증가하게 될 경우 상기 냉각유체의 온도 상승속도에 비해 상기 냉각유체의 온도 하강 속도가 더 커지게 되어 냉각유체의 온도가 하강할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 배터리(125)에서 제공된 직류 전원은 상기 인버터장치(150)에 의해 3상 교류 전원으로 변환될 수 있다. 상기 인버터장치(150)에서 출력된 전원은 상기 스테이터(131)에 인가될 수 있다. 상기 스테이터(131)에 전원이 인가되면 상기 로터(141)는 상기 회전축(145)을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 회전축(145)의 회전력은 상기 휠(115)에 전달되고, 이에 의해 상기 차량바디(110)가 주행할 수 있다. 상기 전동기(130)의 구동과정에서, 상기 인버터장치(150) 및 상기 스테이터(131)에는 고열이 발생할 수 있다.
한편, 상기 제어부(210)는 구동신호가 입력되면 상기 냉각유체가 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)를 냉각시킬 수 있도록 상기 냉각유체가 순환되게 상기 펌프(193)를 제어할 수 있다. 상기 펌프(193)가 구동되면 상기 냉각유체는 상기 유체관(191)을 따라 유동하고, 상기 냉각부(180)를 경유하면서 상기 스테이터(131) 및 상기 인버터장치(150)를 동시에 냉각시킬 수 있다. 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)를 냉각시키면서 온도가 상승한 냉각유체는 상기 라디에이터(197)를 경유하면서 냉각될 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 온도감지부(215)를 제어하여 상기 냉각유체의 온도를 감지할 수 있다. 상기 제어부(210)는 상기 냉각유체의 감지온도가 미리 설정된 설정온도를 초과할 경우, 상기 냉각유체의 온도가 저하될 수 있게 상기 냉각유체의 유동속도를 증가시킬 수 있다. 상기 제어부(210)는 상기 냉각유체의 유동속도가 증가될 수 있게 상기 펌프(193)의 회전수를 증가시킬 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차량에 대해 설명한다.
전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 도시를 생략하고 동일한 참조부호를 인용하여 설명하고, 일부 구성에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
전술한 바와 같이, 본 전기차량은, 차량바디(110)와, 상기 차량바디(110)에 구비되는 배터리(125)와, 상기 배터리(125)에 연결되고 상기 차량바디(110)에 구동력을 제공하는 전동기(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전동기(130)는, 스테이터(131)와, 상기 스테이터(131)에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터(141)와, 상기 스테이터(131)의 외측에 배치되는 인버터장치(150)와, 냉각유체를 구비하여 상기 스테이터(131) 및 상기 인버터장치(150) 사이에 배치되어 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)를 냉각시키는 냉각부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 냉각부(180)는, 내면이 상기 스테이터(131)와 열전달 가능하게 접촉되는 바디(181)와, 상기 바디(181)의 내부에 냉각유체가 일시 수용되게 형성되는 냉각유체수용공간부(185)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 바디(181)에는 냉각유체가 유입 및 유출될 수 있게 냉각유체유입부(183) 및 냉각유체유출부(184)가 구비될 수 있다.
상기 냉각부(180)와 상기 인버터장치(150) 사이에는 상기 인버터장치(150)를 지지할 수 있게 프레임(160)이 구비될 수 있다.
상기 인버터장치(150)는, 스위칭소자(151), 피씨비(153) 및 디시링크커패시터(155)를 구비할 수 있다.
상기 스위칭소자(151) 및 피씨비(153)는 상기 프레임(160)의 상부영역 및/또는 측방에 각각배치될 수 있다.
상기 프레임(160)의 상측에는 상기 스위칭소자(151) 및 피씨비(153)를 지지할 수 있게 커버(230)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 커버(230)에는 냉각유체가 유동할 수 있게 유로(231)가 형성될 수 있다.
상기 커버(230)의 유로(231)는, 예를 들면 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 지그재그 형상으로 구현될 수 있다.
상기 커버(230)에는 냉각유체가 유입 및 유출될 수 있게 냉각유체유입부(233) 및 냉각유체유출부(234)가 각각 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 냉각유체유입부(233)는 상기 커버(230)의 일 측 하부영역에 형성되고, 상기 냉각유체유출부(234)는 상기 커버(230)의 타 측 하부영역에 형성될 수 있다.
본 전기차량은 냉각유체가 순환할 수 있게 냉각유체순환유닛(190)을 구비할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 냉각유체순환유닛(190)은, 유체관(191) 및 펌프(193)를 구비할 수 있다. 상기 펌프(193)의 일 측에는 탱크(195)가 구비될 수 있다. 상기 냉각유체순환유닛(190)은 라디에이터(197)를 구비할 수 있다. 상기 라디에이터(197)의 일 측에는 냉각팬(198)이 구비될 수 있다. 상기 냉각팬(198)은 회전날개(199a) 및 모터(전기모터)(199b)를 구비할 수 있다.
한편, 상기 커버(230)는 상기 유체관(191)에 연결될 수 있다.
예를 들면, 상기 커버(230)의 유로(231)는 상기 냉각부(180)의 유로와 병렬로 연결되게 구성될 수 있다.
상기 냉각유체순환유닛(190)은 제1분기유로(192a) 및 제2분기유로(192b)를 구비하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1분기유로(192a)에는 상기 냉각부(180)가 연결되고, 상기 제2분기유로(192b)에는 상기 커버(230)가 연결될 수 있다.
상기 제1분기유로(192a)에는 상기 제1분기유로(192a)를 개폐하는 제1밸브(194)가 구비되고, 제2분기유로(192b)에는 상기 제2분기유로(192b)를 개폐하는 제2밸브(196)가 구비될 수 있다.
한편, 본 전기차량은 제어부(210)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 냉각유체의 온도를 감지하고, 온도감지결과에 기초하여 냉각유체의 유동속도를 조절하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)에는 도 14에 도시된 바와 같이, 온도감지부(215) 및 펌프(193)가 각각 제어가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 냉각유체의 감지온도가 설정온도를 초과할 경우 상기 냉각유체의 유동속도가 증가되게 상기 펌프(193)를 제어할 수 있게 구성될 수 있다.
한편, 상기 제어부(210)는 상기 냉각유체의 온도 감지 결과에 기초하여 상기 냉각유체의 유로를 조절하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)에는 상기 제1밸브(194) 및 제2밸브(196)가 제어가능하게 연결될 수 있다.
예를 들면, 상기 제어부(210)는 상기 냉각유체를 신속하게 냉각시키고자 할 때 상기 제1밸브(194) 및 제2밸브(196)를 모두 개방할 수 있다. 이에 의해, 냉각유체가 상기 냉각부(180) 및 커버(230)를 각각 경유하면서 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 여기서, 상기 제어부(210)는 상기 냉각유체의 유동속도가 증가되게 상기 펌프(193)의 회전속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(210)는 상기 온도감지부(215)의 감지결과 상기 냉각유체의 감지 온도가 또 다른 설정온도 보다 낮은 경우, 상기 제1밸브(194)는 개방하고 제2밸브(196)는 차단되게 제어하여 상기 냉각유체가 상기 냉각부(180)를 경유하게 할 수도 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 전동기(130)의 구동신호가 입력되면 상기 배터리(125)에서 제공된 직류전원은 상기 인버터장치(150)에 의해 교류전원으로 변환될 수 있다. 교류전원은 상기 스테이터(131)에 제공되고, 상기 스테이터(131) 및 로터(141)의 상호 작용에 의해 상기 로터(141)가 회전될 수 있다.
한편, 상기 제어부(210)는 구동신호가 입력되면 상기 인버터장치(150) 및 스테이터(131)가 냉각될 수 있게 상기 펌프(193)를 구동시킬 수 있다. 상기 펌프(193)에 의해 펌핑된 냉각유체는 유체관(191)을 따라 이동되고, 상기 냉각부(180)를 경유하면서 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)를 냉각시킬 수 있다.
상기 제어부(210)는 온도감지부(215)에 의해 상기 냉각유체의 온도를 감지하고, 상기 냉각유체를 신속하게 냉각시키고자 할 때는, 상기 제1분기유로(192a) 및 제2분기유로(192b)가 동시에 개방되게 상기 제1밸브(194) 및 제2밸브(196)를 제어할 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각유체가 상기 냉각부(180) 및 커버(230)를 경유하면서 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)를 신속하게 냉각시킬 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 냉각유체를 신속하게 냉각시키고자 할 때, 상기 펌프(193)의 회전속도를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각유체의 유동속도가 증가하게 되어 상기 스테이터(131) 및 인버터장치(150)가 더욱 신속하게 냉각될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
110 : 차량바디 115 : 휠
120 : 현가장치 125 : 배터리
130 : 전동기 131 : 스테이터
141 : 로터 150 : 인버터장치
151 : 스위칭소자 153 : 피씨비
155 : 디시링크커패시터 160 : 프레임
167 : 브래킷 170 : 커버
180 : 냉각부 181 : 바디
185 : 냉각유체수용공간부 190 : 냉각유체순환유닛
191 : 유체관 193 : 펌프
197 : 라디에이터 198 : 냉각팬
210 : 제어부 215 : 온도감지부

Claims (13)

  1. 스테이터;
    상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터;
    상기 스테이터의 외측에 배치되는 인버터장치;
    냉각유체를 구비하여 상기 스테이터 및 상기 인버터장치 사이에 배치되어 상기 스테이터 및 인버터장치를 냉각시키는 냉각부; 및
    상기 냉각부의 외측에 배치되어 상기 인버터장치를 지지하는 프레임;을 포함하고,
    상기 냉각부는, 내면이 상기 스테이터와 열전달 가능하게 면 접촉되는 바디; 및 상기 바디의 내부에 냉각유체가 일시 수용되게 형성되는 냉각유체수용공간부;를 구비하고,
    상기 인버터장치는, 스위칭소자, 피씨비 및 디시링크커패시터를 구비하고,
    상기 프레임에는 상기 스위칭소자, 피씨비 및 디시링크커패시터를 지지할 수 있게 스위칭소자지지부, 피씨비지지부 및 디시링크커패시터지지부가 형성되고,
    상기 디시링크커패시터지지부는 상기 프레임의 하부에 형성되고,
    상기 스위칭소자지지부 및 피씨비지지부는 상기 디시링크커패시터지지부의 상측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각유체수용공간부는, 상기 바디의 축방향으로 관통 형성되는 직선구간부 및 상기 직선구간부를 연통되게 연결하는 곡선구간부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바디는 원형의 내면과 다각형상의 외면을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각유체수용공간부는 상기 바디의 내경면과 외면 사이에 연통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 축방향을 따라 양 측이 개방된 통형상을 구비하고,
    상기 프레임의 양 단부에 결합되어 상기 로터의 회전축을 지지하는 브래킷;을 더 포함하는 전동기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭소자지지부는 상기 프레임의 상부에 로터의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배치되고,
    상기 피씨비지지부는 상기 스위칭소자지지부의 사이에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프레임은 외면이 팔각형 형상을 구비하고,
    상기 스위칭소자지지부 및 피씨비지지부는 상기 프레임의 1변에 대응되게 형성되고,
    상기 디시링크커패시터지지부는 상기 프레임의 3변에 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임의 외측에 배치되어 상기 프레임과 상호 협조적으로 상기 인버터장치를 지지하는 커버;를 더 포함하는 전동기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커버에는 표면적이 증가하게 요철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 커버에는 냉각유체가 유동되는 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커버의 유로는 상기 냉각부와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  12. 차량바디;
    상기 차량바디에 구비되는 배터리; 및
    상기 배터리에 연결되고 상기 차량바디에 구동력을 제공하는 제1항의 전동기;
    를 포함하는 전기차량.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 냉각유체가 상기 냉각부를 경유하여 순환되게 하는 냉각유체순환유닛;을 더 포함하는 전기차량.
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