KR102046892B1 - 전동기 - Google Patents

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KR102046892B1
KR102046892B1 KR1020180089405A KR20180089405A KR102046892B1 KR 102046892 B1 KR102046892 B1 KR 102046892B1 KR 1020180089405 A KR1020180089405 A KR 1020180089405A KR 20180089405 A KR20180089405 A KR 20180089405A KR 102046892 B1 KR102046892 B1 KR 102046892B1
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housing
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김종수
곽태희
문정욱
조창흠
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 전동기에 관한 것으로서, 내측에 스테이터와 로터를 수용하는 모터 하우징; 오일이 흐르도록 상기 모터 하우징의 내부에 원주방향을 따라 서로 반대방향으로 연장되는 복수의 오일유로; 상기 복수의 오일유로 각각과 연통되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 일측에서 타측으로 오일을 이동시키는 복수의 오일펌프; 상기 모터 하우징의 하부에서 형성되어, 상기 오일을 상기 복수의 오일유로 각각의 일측으로 유입시키는 복수의 오일유입구; 및 상기 모터 하우징의 상부에 형성되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 타측에서 모터 하우징의 상부 내측공간으로 상기 오일을 분사하는 복수의 분사노즐을 포함하고, 전동기의 냉각효율 및 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

Description

전동기{ELECTRIC MOTOR}
본 발명은 유냉(OIL COOLING) 및 수냉(WATER COOLING) 복합 냉각유로 구조를 구비한 전동기에 관한 것이다.
최근 차량의 주행용 구동원으로 전동기를 구비하는 전기자동차(하이브리드 차량 포함)는 연비가 우수하여 미래형 자동차로 출시되고 있다.
일반적으로 전동기는 로터와 스테이터를 구비하고, 스테이터의 내부에 로터가 회전 가능하게 구비될 수 있다.
스테이터는 스테이터 코어에 권선되는 스테이터 코일을 구비하고, 로터를 회전시키기 위해 스테이터 코일에 전류를 흘려보내면, 스테이터 코일에서 열이 발생하고, 전동기에서 발생하는 열을 냉각하기 위한 기술들이 개발되고 있다.
전기자동차의 전동기에 있어서, 전동기에서 발생하는 열을 냉각하는 것이 전동기의 소형화 및 효율 향상 측면에서 중요한 역할을 한다.
종래의 전동기 냉각방식에는, 냉각수를 하우징 내부에 순환시켜 모터를 간접 냉각하는 간접 냉각 방식과, 오일을 스테이터나 로터 등에 분사하여 모터를 직접적으로 냉각하는 직접 냉각 방식이 채용되고 있다.
직접 냉각 방식은 간접 냉각 방식에 비해 냉각효율이 높고 냉각성능이 좋은 장점이 있어서, 최근 직접 냉각 방식에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
또한, 종래의 직접 냉각 방식이 적용된 전동기에 관한 선행특허기술문헌을 살펴보면 다음과 같다.
공개특허 10-2015-0051682(이하, 특허문헌 1)에는 모터 하우징의 바닥면에 잠겨있는 오일을 오일 처닝 장치에 의해 펌핑하여 스테이터, 로터 및 샤프트를 직접 냉각하는 모터 냉각구조가 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1은 열이 가장 많이 발생하는 스테이터 코일에 오일을 직접 분사하는 분사장치가 구비되지 않아 모터의 냉각성능을 높이는 데에는 한계가 있으며, 예를 들면50kW 이상급의 차량용 구동모터를 냉각하는데 한계가 있다.
또한, US 2004/0163409 A1(이하, 특허문헌 2; Pub. Date: Aug. 26, 2004)에는 유냉식(oil cooling type) 또는 수냉식(water cooling type)을 모터 냉각에 개별적으로 이용하는 모터 냉각구조가 개시되어 있다.
특허문헌 2에서 유냉식의 경우에는 오일 냉각통로가 스테이터 코어에서 축방향으로 돌출된 스테이터 코일의 외측과 내측을 감싸도록 모터의 슬롯에 설치되어, 오일펌프에 의해 순환되는 오일은 오일 냉각통로를 따라 흐르면서 스테이터 코일에서 발생한 열을 흡수함으로, 모터를 직접 냉각한다.
그러나, 특허문헌 2는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 스테이터 코일로부터 더 많은 열량을 방열시키기 위해 오일유로의 길이가 길어질 경우에 유로 저항이 증가하는 문제가 있다.
둘째, 유로 저항이 클 경우에 오일펌프를 대용량으로 증가시켜야 하는 문제점이 있다.
셋째, 대용량의 오일펌프를 모터 하우징에 부착할 경우에 모터의 소형화 및 경량화의 저해요인이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 모터 하우징의 양측에 서로 반대방향으로 오일을 펌핑하는 복수의 오일펌프를 구비하여 오일유로의 저항을 감소시킬 수 있는 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 오일유로의 길이를 줄임으로 오일의 압력손실을 저감할 수 있는 전동기를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 오일유로의 압력손실을 저감하여 오일펌프의 저용량 펌프를 적용할 수 있고, 저용량 오일펌프로도 고출력을 낼 수 있는 전동기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 저용량의 오일펌프를 설치함으로 소형화 및 경량화에 크게 기여할 수 있는 전동기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전동기는 내측에 스테이터와 로터를 수용하는 모터 하우징; 오일이 흐르도록 상기 모터 하우징의 내부에 원주방향을 따라 서로 반대방향으로 연장되는 복수의 오일유로; 상기 복수의 오일유로 각각과 연통되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 일측에서 타측으로 오일을 이동시키는 복수의 오일펌프; 상기 모터 하우징의 하부에서 형성되어, 상기 오일을 상기 복수의 오일유로 각각의 일측으로 유입시키는 복수의 오일유입구; 및 상기 모터 하우징의 상부에 형성되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 타측에서 모터 하우징의 상부 내측공간으로 상기 오일을 분사하는 복수의 분사노즐을 포함한다.
이러한 구성에 의하면, 오일의 방열성능을 높이기 위해 오일유로의 원주길이를 180도에서 360도로 늘리되, 복수의 오일펌프를 모터 하우징의 양측면에 장착하여, 오일펌프 한 개가 펌핑하는 오일유로의 원주길이를 한 개의 원주에서 반원주로 줄임으로, 오일의 유동저항을 감소시킴에 따라 오일의 압손을 저감할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 오일유로는, 상기 모터 하우징의 하부 중앙에서 시계방향으로 연장되는 제1오일유로; 및 상기 모터 하우징의 하부 중앙에서 반시계방향으로 연장되는 제2오일유로를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 오일유입구는, 상기 모터 하우징의 전반부에 길이방향을 따라 연장되는 제1 오일유입구; 및 상기 모터 하우징의 후반부에 길이방향을 따라 연장되는 제2오일유입구를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 분사노즐은, 상기 모터 하우징의 전반부에 두께방향으로 관통 형성되는 제1분사노즐; 및 상기 모터 하우징의 후반부에 두께방향으로 관통 형성되는 제2분사노즐을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 오일유로 각각은, 상기 모터 하우징의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 모터 하우징의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수의 열교환 셀; 상기 복수의 열교환 셀을 원주방향으로 따라 구획하는 복수의 격벽; 및 상기 원주방향을 따라 인접하는 두 열교환 셀을 연통시키도록 상기 복수의 격벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되는 복수의 연통홀을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 오일유입구는 상기 모터 하우징의 길이방향으로 이격 배치되고, 상기 복수의 격벽 중 최하단에 배치되는 격벽은 상기 길이방향으로 이격된 복수의 오일유입구를 구획하도록 구성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 분사노즐은 상기 모터 하우징의 길이방향으로 이격 배치되고, 상기 복수의 격벽 중 최상단에 배치되는 격벽은 상기 길이방향으로 이격된 복수의 분사노즐을 구획하도록 구성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 냉각수가 흐르도록 상기 모터 하우징의 내부에 상기 복수의 오일유로와 별개로 형성되고, 상기 복수의 오일유로의 내측에 배치되는 냉각수 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 모터 하우징은, 상기 복수의 오일유로가 내부에 형성되는 아우터 하우징; 및 상기 냉각수 유로가 내부에 형성되는 이너 하우징을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각수 유로는, 상기 모터 하우징의 원주방향으로 연장되고, 상기 모터 하우징의 길이방향으로 이격 배치되는 복수의 냉각수 채널을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 오일펌프를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전동기의 저속 및 저토크 시 상기 복수의 오일펌프를 정지시키고 상기 냉각수만을 이용하여 상기 전동기를 냉각하고, 상기 전동기의 고속 및 고토크 시 상기 복수의 오일펌프 중 적어도 하나를 작동시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전동기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
첫째, 모터 하우징 벽체의 내부유로 중 하나인 제2냉각유로를 흐르면서 모터 코어부와 냉각오일을 냉각시킨 후 라디에이터에서 방열 후 모터 하우징으로 재순환할 수 있다.
둘째, 모터 하우징 벽체의 내부유로 중 다른 하나인 제1냉각유로를 흐르면서 엔드코일과 로터를 냉각시킨 후 모터 하우징의 내부 벽체를 흐르면서 냉각수에 열을 방출한 후 모터 하우징의 내부로 재순환할 수 있다.
셋째, 본 발명의 듀얼유로에 의하면 저발열(저출력)조건에서는 냉각수에 의한 방열을 수행하고, 고발열(고출력) 조건에서는 냉각수와 냉각오일에 의한 방열을 수행할 수 있다.
넷째, 종래의 수냉식 냉각방식에 비해 오일을 직접 분사함으로 방열 효율이 높아져서 동일 사이즈의 하우징으로 더 높은 출력의 전동기를 구동할 수 있다.
다섯째, 본 발명은 종래의 유냉식 냉각방식에 비해 하우징 벽체 내부에 형성한 제2냉각유로로 오일쿨러를 대체함으로써 비용절감 및 컴팩트한 구조를 달성할 수 있다.
여섯째, 본 발명은 발열상태에 따른 하이브리드 운전이 가능함으로써, 상시 오일펌프가 운전되는 종래의 유냉식에 비해 효율이 높다.
일곱째, 외부가 저온상태인 저발열 조건에서는 냉각수만 순환함으로써 저온에서 오일점성 증가에 의한 신뢰성 문제를 해결할 수 있다.
여덟째, 냉각수에 의해 하우징의 온도가 종래의 유냉식에 비해 낮게 유지되어 베어링 수명이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 구동시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 오일펌프가 모터 하우징에 장착된 모습을 보여주는 정면도이다.
도 3은 도 2에서 이너 하우징의 하부에 복수의 오일유입구가 형성된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 2에서 이너 하우징의 상부에 복수의 분사노즐이 형성된 모습을 보여주는 저면도이다.
도 5는 도 3에서 이너 하우징을 제거한 후 아우터 하우징을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5에서 아우터 하우징의 하부에 형성된 복수의 오일유입구를 설명하기 위한 부분 절개 저면사시도이다.
도 7은 도 5에서 아우터 하우징의 상부에 형성된 복수의 분사노즐을 설명하기 위한 부분 절개 사시도이다.
도 8은 도 1에서 VIII-VIII를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 하우징의 듀얼 유로 구조를 보여주는 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 구동시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 오일펌프가 모터 하우징(30)에 장착된 모습을 보여주는 정면도이고, 도 3은 도 2에서 이너 하우징(34)의 하부에 복수의 오일유입구(341,342)가 형성된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 2에서 이너 하우징(34)의 상부에 복수의 분사노즐(344,345)이 형성된 모습을 보여주는 저면도이고, 도 5는 도 3에서 이너 하우징(34)을 제거한 후 아우터 하우징(33)을 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5에서 아우터 하우징(33)의 하부에 형성된 복수의 오일유입구(341,342)를 설명하기 위한 부분 절개 저면사시도이고, 도 7은 도 5에서 아우터 하우징(33)의 상부에 형성된 복수의 분사노즐(344,345)을 설명하기 위한 부분 절개 사시도이다.
전기자동차의 구동시스템은 자동차의 휠을 회전시키기 위한 전동기(3)와, 전동기(3)를 구동하기 위한 인버터(2)를 포함한다. 전동기(3)와 인버터(2)는 일체형으로 구성될 수 있다.
인버터(2)는 IGBT 스위칭 소자 등의 전장부품들이 내부에 장착되는 인버터 하우징(20)을 포함한다.
전동기(3)는 스테이터(31) 및 로터 등이 내부에 설치되는 모터 하우징(30)을 포함한다.
스테이터(31)는 스테이터 코어(310)와 스테이터 코어(310)에 권선되는 스테이터 코일(311)을 포함할 수 있다.
로터는 로터코어(320)와 영구자석으로 구성되어, 스테이터(31)에 대하여 회전축(321)을 중심으로 회전 가능하게 스테이터 코어(310)의 내측에 구비될 수 있다.
모터 하우징(30)의 내측공간에 스테이터 코어(310)가 수용될 수 있다. 스테이터 코어(310)의 내주부에서 복수의 슬롯이 반경방향을 따라 연장되고, 복수의 슬롯은 원주방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
인버터 하우징(20)과 모터 하우징(30)은 각각 원통형이고, 인버터 하우징(20)은 길이방향을 따라 전방으로 개방되어 있고, 모터 하우징(30)은 길이방향을 따라 전후방향으로 개방되어 있다.
인버터 하우징(20)의 전방은 프런트 커버(1)가 설치되어, 인버터 하우징(20)의 개방부를 덮을 수 있다.
모터 하우징(30)의 후방은 리어 커버(350)가 설치되어, 모터 하우징(30)의 개방부를 덮도록 구성된다.
인버터 하우징(20)의 후단부에서 후방커버(21)가 반경방향을 따라 연장되어, 후방커버(21)는 인버터 하우징(20)의 후방을 덮도록 구성되고, 인버터 하우징(20)과 모터 하우징(30)을 구획할 수 있다.
프런트 커버(1), 인버터 하우징(20), 모터 하우징(30) 및 리어 커버(350)는 구동시스템의 외관을 형성하고, 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수의 체결부(351)를 각각 구비할 수 있다. 복수의 체결부(351) 각각은 길이방향을 따라 서로 대응되게 배치되어, 프런트 커버(1), 인버터 하우징(20), 모터 하우징(30) 및 리어 커버(350)를 길이방향을 따라 체결하도록 구성된다.
일 실시예에 따른 전동기(3)는 모터 하우징(30)의 내부에 형성되는 듀얼 유로(Dual flow path)와, 오일을 순환시키는 복수의 오일펌프(370,371)를 포함한다.
듀얼 유로는 모터 하우징(30)의 내부에 제1냉각유로(360)와 제2냉각유로(380)를 구비할 수 있다. 제1냉각유로(360)는 내부에 오일이 흐르도록 구성되고, 제2냉각유로(380)는 내부에 냉각수가 흐르도록 구성될 수 있다.
모터 하우징(30)은 아우터 하우징(33)과 이너 하우징(34)으로 구성될 수 있다. 아우터 하우징(33)의 내부에 제1냉각유로(360)가 형성되고, 이너 하우징(34)의 내부에 제2냉각유로(380)가 형성될 수 있다.
아우터 하우징(33)은 모터 하우징(30)의 외측에 원주방향을 따라 연장되는 원통형으로 형성될 수 있다.
이너 하우징(34)은 아우터 하우징(33)보다 작은 직경으로 원주방향을 따라 연장되는 원통형으로 형성될 수 있다. 이너 하우징(34)은 아우터 하우징(33)의 내측에 압입 가능하게 결합될 수 있다.
제1냉각유로(360)는 제1오일유로(361)와 제2오일유로(365)로 구성될 수 있다. 제1냉각유로(360)를 따라 오일을 순환시키기 위해 복수의 오일펌프(370,371)가 모터 하우징(30)에 설치될 수 있다.
복수의 오일펌프(370,371)는 모터 하우징(30)의 양쪽 측면에 각각 조립되어 일체형으로 장착되는 제1오일펌프(370)와 제2오일펌프(371)를 포함할 수 있다.
제1오일펌프(370)는 모터 하우징(30)의 중심을 반경방향을 따라 지나는 가상선을 기준으로 오른쪽 측면에 배치되어, 제1오일유로(361)를 따라 반시계방향으로 오일을 순환시킬 수 있다.
제2오일펌프(371)는 모터 하우징(30)의 왼쪽 측면에 배치되어, 제2오일유로(365)를 따라 오일을 시계방향으로 순환시키도록 구성될 수 있다.
제1오일유로(361)와 제2오일유로(365)는 모터 하우징(30)의 동일한 원주상의 좌우 양측을 절반씩 양분하여 구성될 수 있다.
제1오일유로(361)는 모터 하우징(30)의 중심을 반경방향을 따라 지나는 가상선을 기준으로 우측에서 반시계방향을 따라 연장될 수 있다. 제2오일유로(365)는 상기 가상선을 기준으로 좌측에서 시계방향을 따라 연장될 수 있다.
제1오일유로(361)는 모터 하우징(30)의 길이방향을 따라 연장되는 제1열교환 셀(3621) 내지 제m열교환 셀; 제1열교환 셀(3621) 내지 제m열교환 셀을 원주방향으로 이격 배치되게 구획하는 복수의 격벽(363); 모터 하우징(30)의 길이방향을 따라 연장되는 복수의 격벽(363)의 전단부 또는 후단부에 각각 형성되어 원주방향을 따라 인접하는 두 열교환 셀(362)을 연통시키는 연통홀(364)을 포함하여 구성될 수 있다.
제2오일유로(365)는 모터 하우징(30)의 길이방향을 따라 연장되는 제1열교환 셀(3661) 내지 제n열교환 셀; 제1열교환 셀(3661) 내지 제n열교환 셀을 원주방향으로 이격 배치되게 구획하는 복수의 격벽(367); 모터 하우징(30)의 길이방향을 따라 연장되는 복수의 격벽(367)의 전단부 또는 후단부에 각각 형성되어 원주방향을 따라 인접하는 두 열교환 셀(366)을 연통시키는 연통홀(368)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1오일유로(361) 및 제2오일유로(365) 각각에 형성된 복수의 열교환 셀(362,366)은 제1열교환 셀(3621,3661) 내지 제5열교환 셀(3625,3665)로 구성될 수 있다. 제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)은 모터 하우징(30)의 최하단부에 배치되고, 제1오일유로(361)의 제5열교환 셀(3625)은 모터 하우징(30)의 최상단부에 배치될 수 있다.
제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3661)은 모터 하우징(30)의 최하단부에 배치되고, 제2오일유로(365)의 제5열교환 셀(3665)은 모터 하우징(30)의 최상단부에 배치될 수 있다.
복수의 열교환 셀(362,366)은 제1오일유로(361)와 제2오일유로(365)에 각각 대칭적으로 동일하게 적용될 수 있다.
모터 하우징(30)의 원주방향을 따라 이격 배치되는 격벽(363)의 개수는 총 10개 이나, 제1오일유로(361)와 제2오일유로(365) 각각은 모터 하우징(30)의 최하단에 배치되는 제1격벽(3631)과 모터 하우징(30)의 최상단에 배치되는 제6격벽(3636)을 공유함으로, 제1 및 제2오일유로(362,365) 각각은 반원의 최하단에서부터 최상단까지 제1 격벽(3631) 내지 제6격벽(3636)을 포함할 수 있다.
제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)과 제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3661)은 제1냉각유로(360)의 격벽(363) 중 최하단에 위치하는 격벽(3636)에 의해 구획될 수 있다.
제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)과 제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3661) 사이에 배치되는 제1격벽(3631)은 모터 하우징(30)의 전방에 길이방향을 따라 연장되는 전방격벽(3631a); 모터 하우징(30)의 후방에 길이방향을 따라 상기 전방격벽(3631a)과 길이방향으로 엇갈리게 연장되는 후방격벽(3631b); 서로 원주방향으로 이격 배치되는 상기 전방격벽(3631a)의 후단부와 상기 후방격벽(3631b)의 전단부를 연결하는 연결격벽(3631c)으로 구성될 수 있다. 연결격벽(3631c)은 원주방향으로 연장될 수 있다.
제1오일유로(361)의 제2격벽(3632)은 모터 하우징(30)의 전단에서 후단까지 길이방향을 따라 연장되고, 제1오일유로(361)의 제1격벽(3631)의 전방격벽(3631a)과 제2격벽(3632) 사이의 원주방향 간격은 상기 후방격벽(3631b)과 제2격벽(3632) 사이의 원주방향 간격보다 더 넓다.
제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)의 전반부는 후반부보다 원주길이가 길게 형성되고, 제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3661)의 전반부는 후반부보다 원주길이가 더 짧게 형성될 수 있다.
이너 하우징(34)의 저면에 복수의 오일유입구(341,342)가 형성될 수 있다. 복수의 오일유입구(341,342)는 이너 하우징(34)의 전반부와 후반부에 각각 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
복수의 오일유입구(341,342) 중 제1오일유입구(341)는 제1오일유로(361)의 제1열교환셀의 전반부에 연통되게 형성될 수 있다.
복수의 오일유입구(341,342) 중 제2오일유입구(342)는 제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3661)의 후반부에 연통되게 형성될 수 있다.
복수의 오일유입구(341,342)는 모터 하우징(30)의 길이방향을 따라 일직선상에 이격 배치될 수 있다.
이너 하우징(34)의 저면에 반경방향을 따라 돌출되는 제1돌출부(340)가 형성될 수 있다. 제1돌출부(340)는 일정한 폭을 가지며 모터 하우징(30)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 제1돌출부(340)에 복수의 오일유입구(341,342)가 높이방향으로 관통 형성될 수 있다.
아우터 하우징(33)에 복수의 오일연통홀(330,331)이 복수의 오일유입구(341,342)와 대응되게 관통 형성되어, 복수의 오일유입구(341,342)는 복수의 오일연통홀(330,331)을 통해 제1오일유로(361) 및 제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3621,3661)과 연통될 수 있다.
본 실시예에서는 제1오일연통홀(330)은 제1오일유입구(341)에 연통되고, 제2오일연통홀(331)은 제2오일유입구(342)에 연통될 수 있다.
제1오일유로(361)의 제5열교환 셀(3625)과 제2오일유로(365)의 제5열교환 셀(3665)은 제1냉각유로(360)의 격벽(363) 중 최상단에 배치되는 제6격벽(3636)을 공유하고, 전술한 제1격벽(3631)과 동일하게 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 제1오일유로(361)의 제5열교환 셀(3625)과 제2오일유로(365)의 제5열교환 셀(3665) 각각의 일부는 모터 하우징(30)의 길이방향을 따라 서로 중첩되게 배치될 수 있다.
복수의 분사노즐(344,345)은 모터 하우징(30)의 상부에 반경방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 복수의 분사노즐(344,345) 각각은 모터 하우징(30)의 길이방향으로 이격 배치될 수 있다. 복수의 분사노즐(344,345) 각각은 원형의 단면형상으로 형성될 수 있다.
아우터 하우징(33)은 이중벽으로 구성될 수 있다. 제1중벽은 일정한 두께를 가지며 아우터 하우징(33)의 외주면을 형성하고, 제2중벽은 일정한 두께를 가지며 아우터 하우징(33)의 내주면을 형성할 수 있다.
격벽(363)은 제1중벽과 제2중벽 사이에 반경방향으로 연장될 수 있다.
복수의 분사노즐(344,345)은 제1분사노즐(344)과 제2분사노즐(345)로 구성될 수 있다.
제1분사노즐(344)은 모터 하우징(30)의 전반부에 배치되고, 제2분사노즐(345)은 모터 하우징(30)의 후반부에 배치되어, 스테이터 코일(311)의 엔드코일로 분사하도록 구성될 수 있다. 엔드코일은 스테이터 코어(310)의 슬롯으로부터 양쪽 축방향으로 돌출되는 스테이터 코일(311)을 의미한다.
제1분사노즐(344)은 제1오일유로(361)의 제5열교환 셀(3625)의 전반부에 두께방향으로 관통 형성되는 제1오일유출홀(332)과, 제1오일유출홀(332)에 연통되고 이너 하우징(34)의 최상단에 위치하는 제2돌출부(343)의 전반부에 높이방향으로 관통 형성되는 제1오일분사구(3441)로 구성될 수 있다.
제2분사노즐(345)은 제2오일유로(365)의 제5열교환 셀(3625)의 후반부에 두께방향으로 관통 형성되는 제2오일유출홀(333)과, 제2오일유출홀(333)에 연통되고 제2돌출부(343)의 후반부에 높이방향으로 관통 형성되는 제2오일분사구(3451)로 구성될 수 있다.
아우터 하우징(33)의 양쪽 측면에 복수의 오일펌프(370,371)가 장착될 수 있다.
복수의 오일펌프(370,371)는 아우터 하우징(33)의 오른쪽 측면에 장착되는 제1오일펌프(370)와, 아우터 하우징(33)의 왼쪽 측면에 장착되는 제2오일펌프(371)로 구성될 수 있다.
제1 및 제2오일펌프(371) 각각은 펌프 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 복수의 블레이드와, 복수의 블레이드를 구동시키는 펌핑모터를 포함하여 구성될 수 있다. 펌핑모터가 가동됨에 따라 복수의 블레이드가 함께 회전될 수 있다.
제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)로부터 오일을 제1오일펌프(370)로 흡입하기 위한 제1흡입부(334)가 접선방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 제1흡입부(334)의 내부에 제1흡입홀(3341)이 형성될 수 있다.
제1흡입홀(3341)의 일측은 제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)과 연통되게 연결되고, 제1흡입홀(3341)의 타측은 제1오일펌프(370)의 흡입구(372)와 연통되게 연결될 수 있다. 제1흡입홀(3341)의 타측과 제1오일펌프(370)의 흡입구(372)는 제1연결호스 또는 엘보우 형태의 제1배관에 의해 연결될 수 있다.
제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3621)로부터 오일을 제2오일펌프(371)로 흡입하기 위한 제2흡입부(335)가 접선방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 제2흡입부(335)의 내부에 제2흡입홀(3351)이 형성될 수 있다.
제2흡입홀(3351)의 일측은 제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3621)과 연통되게 연결되고, 제2흡입홀(3351)의 타측은 제2오일펌프(371)의 흡입구(372)와 연통되게 연결될 수 있다. 제2흡입홀(3351)의 타측과 제2오일펌프(371)의 흡입구(372)는 제2연결호스 또는 엘보우 형태의 제2배관에 의해 연결될 수 있다.
제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)과 제2열교환 셀(3622)은 서로 제2격벽(3632)에 의해 구획되고, 원주방향으로 서로 인접하는 다른 두 열교환 셀(362)과 달리, 제1열교환 셀(3621)과 제2열교환 셀(3622) 사이에는 연통홀(364)이 형성되지 않을 수 있다.
제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)과 제2열교환 셀(3622) 사이의 제2격벽(3632)은 모터 하우징(30)의 길이와 동일하고, 다른 열교환 셀(362)들 사이의 제3격벽(3633) 내지 제5격벽(3635)은 아우터 하우징(33)의 길이보다 연통홀(364)의 길이만큼 길이가 짧다.
제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3621)과 제2열교환 셀(3622) 사이의 제2격벽(3632)도 마찬가지다. 이러한 구성에 의하면, 제2열교환 셀(3622)로부터 오일을 흡입 시 오일의 압손을 저감할 수 있다.
제1오일유로(361) 및 제2오일유로(365) 각각의 제1열교환 셀(3621,3661)로부터 원주방향으로 이웃하게 배치되는 제2열교환 셀(3622,3662)은 오일펌프(370,371)의 토출부와 연통되게 형성되어, 오일펌프(370,371)에 의해 펌핑된 오일이 제2열교환 셀(3622)로 토출될 수 있다. 오일펌프(370,371)의 토출부는 펌프하우징의 내부에 제2열교환 셀(3622)을 향해 관통 형성될 수 있다.
이너 하우징(34)의 내부에 냉각수가 흐르도록 형성되는 제2냉각유로(380)는 복수의 냉각수 채널(381)을 포함할 수 있다. 복수의 냉각수 채널(381)은 이너 하우징(34)의 원주방향을 따라 연장될 수 있다. 복수의 냉각수 채널(381)은 이너 하우징(34)의 길이방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 복수의 냉각수 채널(381)은 복수의 유로형성부(382)에 의해 형성될 수 있다.
복수의 유로형성부(382)는 이너 하우징(34)의 원주방향을 따라 연장될 수 있다. 복수의 유로형성부(382)는 이너 하우징(34)의 길이방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
복수의 냉각수 채널(381)과 복수의 유로형성부(382)는 길이방향을 따라 서로 번갈아 가면서 교대로 배치될 수 있다. 복수의 냉각수 채널(381)은 상방향으로 개방되고, 아우터 하우징(33)의 내주면에 의해 덮이도록 구성될 수 있다.
아우터 하우징(33)의 일측에 냉각수 유입구(336)가 형성될 수 있다. 아우터 하우징(33)의 다른 일측에 냉각수 유출구(337)가 형성될 수 있다. 냉각수 유입구(336)와 냉각수 유출구(337)는 냉각수 순환계와 연결될 수 있다.
이너 하우징(34)의 상부에 복수의 공통헤더가 형성될 수 있다. 복수의 공통헤더 중 하나는 유입측 공통헤더(3831)이고, 다른 하나는 유출측 공통헤더(3832)일 수 있다.
이너 하우징(34)의 하부에 중간 공통헤더(3833)가 형성되어, 유입측 공통헤더(3831)로부터 복수의 냉각수 채널(381)을 따라 이동하는 냉각수가 중간 공통헤더(3833)에서 잠시 모였다가 유출측 공통헤더(3832)를 향해 다시 원주상으로 연장되는 다른 복수의 냉각수 채널(381)을 따라 이동할 수 있다.
냉각수 유입구(336)와 냉각수 유출구(337)는 아우터 하우징(33)을 관통하여 유입측 공통헤더(3831) 및 유출측 공통헤더(3832)에 연통되게 형성될 수 있다. 유입측 공통헤더(3831)와 유출측 공통헤더(3832)는 구획벽(미도시)에 의해 서로 구획될 수 있다.
냉각수 순환계는 라디에이터, 냉각수 순환라인, 워터 펌프로 구성될 수 있다. 라디에이터는 외부 공기를 흡입하여 냉각수를 냉각하는 역할을 할 수 있다. 냉각수 순환라인은 냉각수 유입구(336) 및 냉각수 유출구(337)와 연결되어, 냉각수의 순환유로를 형성할 수 있다. 워터펌프는 냉각수에 순환동력을 제공하여 냉각수를 순환시킬 수 있다.
도 8은 도 1에서 VIII-VIII를 따라 취한 단면도이다.
냉각수의 이동경로를 살펴보면 다음과 같다. 냉각수 순환계에 의해 냉각된 냉각수는 냉각수 유입구(336)를 통해 유입측 공통헤더(3831)로 유입될 수 있다. 냉각수는 유입측 공통헤더(3831)에 의해 제2냉각유로(380)인 복수의 냉각수 채널(381)로 균일하게 분배될 수 있다.
냉각수는 복수의 냉각수 채널(381)을 따라 원주방향(시계방향)으로 360도 회전이동하고 유출측 공통헤더(3832)에 수집될 수 있다. 유출측 공통헤더(3832)에 수집된 냉각수는 냉각수 유출구(337)를 통해 외부로 유출되고 냉각수 순환계로 이동하여 냉각된 후 다시 냉각수 유입구(336)로 유입될 수 있다.
오일의 이동경로를 살펴보면 다음과 같다. 오일은 오일펌프(370,371)에 의해 순환될 수 있다. 모터 하우징(30)의 내측에 저장된 오일은 제1오일유입구(341)와 제2오일유입구(342)를 통해 제1오일유로(361)의 제1열교환 셀(3621)과 제2오일유로(365)의 제1열교환 셀(3661)로 각각 유입될 수 있다.
제1열교환 셀(3621,3661)로 각각 유입된 오일은 제1 및 제2오일펌프(370,371)에 의해 서로 반대되는 원주방향(양방향)으로 분기되어 제2열교환 셀(3622,3662) 내지 제5열교환 셀(3625,3665)로 회전 이동할 수 있다.
이때, 오일은 제1냉각유로(360)의 냉각수와 열교환을 통해 냉각될 수 있다.
냉각된 오일은 제5열교환 셀(3625)로부터 제1 및 제2분사노즐(345)을 통해 이너 하우징(34)의 내측공간으로 분사될 수 있다. 분사된 냉각오일은 엔드코일로 분사되어, 핫 스폿(HOT SPOT)인 스테이터 코일(311)의 엔드코일을 냉각할 수 있다.
전기자동차 운전시 오일펌프의 작동 알고리즘을 설명하면 다음과 같다.
차량의 저속 및 저토크 운전 시 제어부는 오일펌프(370,371)를 오프시키고 워터펌프만을 작동시켜 냉각수로만 전동기(3)를 냉각할 수 있다.
고속 및 고토크 운전 시 제어부는 워터펌프와 제1오일펌프(370)를 온시켜 냉각수와 오일을 동시에 순환시켜 전동기(3)를 냉각할 수 있다. 고속 및 고토크 운전 시 제어부는 제1오일펌프(370)와 제2오일펌프(371)를 모두 작동시킬 수도 있다.
사용자가 제로백(Zero to hundred) 정지상태에서 시속 100km까지 가속하는데 걸리는 시간을 의미함) 매뉴얼 진행 시 제어부는 제1오일펌프(370)와 제2오일펌프(371)를 동시 운전하여 전동기(3)를 냉각할 수 있다.
사용자가 연비 운전을 고려한 에너지 절감 모드 운전 시 오일펌프를 오프시키고 워터펌프만을 운전하여 냉각수로만 전동기(3)를 냉각할 수 있다.
본 발명에 의하면, 모터 하우징(30) 벽체의 내부유로 중 하나인 제2냉각유로(380)를 흐르면서 모터 코어부와 냉각오일을 냉각시킨 후 라디에이터에서 방열 후 모터 하우징(30)으로 재순환할 수 있다.
또한, 모터 하우징(30) 벽체의 내부유로 중 다른 하나인 제1냉각유로(360)를 흐르면서 엔드코일과 로터를 냉각시킨 후 모터 하우징(30)의 내부 벽체를 흐르면서 냉각수에 열을 방출한 후 모터 하우징(30)의 내부로 재순환할 수 있다.
본 발명의 듀얼유로에 의하면, 저발열(저출력)조건에서는 냉각수에 의한 방열을 수행하고, 고발열(고출력) 조건에서는 냉각수와 냉각오일에 의한 방열을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 수냉식 냉각방식에 비해 오일을 직접 분사함으로 방열 효율이 높아져서 동일 사이즈의 하우징으로 더 높은 출력의 전동기(3)를 구동할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래의 유냉식 냉각방식에 비해 하우징 벽체 내부에 형성한 제2냉각유로(380)로 오일쿨러를 대체함으로써 비용절감 및 컴팩트한 구조를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명은 발열상태에 따른 하이브리드 운전이 가능함으로써, 상시 오일펌프가 운전되는 종래의 유냉식에 비해 효율이 높다.
또한, 외부가 저온상태인 저발열 조건에서는 냉각수만 순환함으로써 저온에서 오일점성 증가에 의한 신뢰성 문제를 해결할 수 있다.
아울러, 냉각수에 의해 하우징의 온도가 종래의 유냉식에 비해 낮게 유지되어 베어링 수명이 개선될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 하우징(40)의 듀얼 유로 구조를 보여주는 정면도이다.
본 실시예에서는 모터 하우징(40)은 3중벽(41,42,43)으로 구성될 수 있다.
제1중벽(41)은 모터 하우징(40)의 외주면을 형성하고, 제2중벽(42)은 제1중벽(41)의 내측에 반경방향으로 이격 배치되고, 제3중벽(43)은 제2중벽(42)의 내측에 반경방향으로 이격 배치될 수 있다.
제1중벽(41)과 제2중벽(42) 사이에 제1냉각유로(44)가 형성되고, 제2중벽(42)과 제3중벽(43) 사이에 제2냉각유로(45)가 형성될 수 있다.
제1냉각유로(44)는 제1실시예의 제1냉각유로(44)와 동일 내지 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1오일유로(441)의 제1열교환 셀(4411)과 제2오일유로(442)의 제1열교환 셀(4411)은 서로 모터 하우징(40)의 최하단부에 전후방으로 일렬로 배치되되, 제1오일유로(441)의 제1열교환 셀(4411)은 모터 하우징(40)의 길이방향으로 전반부에 배치되고, 제2오일유로(442)의 제1열교환 셀(4411)은 모터 하우징(40)의 길이방향으로 후반부에 배치될 수 있다.
제1오일유로(441)의 제1열교환 셀(4411)과 제2오일유로(442)의 제1열교환 셀(4411)은 모터 하우징(40)의 길이의 절반만큼 연장될 수 있다. 제1오일유로(441)의 제1열교환 셀(4411)과 제2오일유로(442)의 제1열교환 셀(4411)은 중간구획벽에 의해 구획될 수 있다.
제1오일유로(441)의 제1열교환 셀(4411)과 제2오일유로(442)의 제1열교환 셀(4411) 각각의 상부에 오일유입구가 형성될 수 있다. 복수의 오일유입구(341,342)는 모터 하우징(40)의 내측 저면에 전후방향으로 이격되게 형성될 수 있다.
복수의 오일유입구(341,342) 중 하나(341)는 모터 하우징(40)의 제3중벽(43)과 제2중벽(42)의 전반부에 두께방향으로 관통 형성되고 길이방향을 따라 연장되어, 제1오일유로(441)의 제1열교환 셀(4411)과 연통될 수 있다.
복수의 오일유입구(341,342) 중 다른 하나(342)는 모터 하우징(40)의 제3중벽(43)과 제2중벽(42)의 후반부에 두께방향으로 관통 형성되고 길이방향을 따라 연장되어, 제2오일유로(442)의 제1열교환 셀(4421)과 연통될 수 있다.
제1오일유로(441)의 제2열교환 셀(4412)은 제1열교환 셀(4411)로부터 반시계방향으로 인접하게 이격 배치되고, 제2열교환 셀(4412)로부터 오일을 제1오일펌프(370)로 흡입하기 위한 제1흡입부(444)가 접선방향으로 연장되게 형성될 수 있다.
제1흡입부(444)의 일측은 제1오일유로(441)의 제2열교환 셀(4412)과 연통되게 연결되고, 제1흡입부(444)의 타측은 제1오일펌프(370)의 흡입구와 연통되게 연결될 수 있다. 제1흡입부(444)의 타측과 제1오일펌프(370)의 흡입구는 제1연결호스 또는 엘보우 형태의 제1배관에 의해 연결될 수 있다.
제2오일유로(442)의 제2열교환 셀(4422)은 제1열교환 셀(4421)로부터 시계방향으로 인접하게 이격 배치되고, 제2열교환 셀(4422)로부터 오일을 제2오일펌프(371)로 흡입하기 위한 제2흡입부(445)가 접선방향으로 연장되게 형성될 수 있다.
제2흡입부(445)의 일측은 제2오일유로(442)의 제2열교환 셀(4422)과 연통되게 연결되고, 제2흡입부(445)의 타측은 제2오일펌프(371)의 흡입구와 연통되게 연결될 수 있다. 제2흡입부(445)의 타측과 제2오일펌프(371)의 흡입구는 제2연결호스 또는 엘보우 형태의 제2배관에 의해 연결될 수 있다.
제1오일유로(441)의 제2열교환 셀(4412)과 제3열교환 셀(4413)은 서로 격벽에 의해 구획되고, 원주방향으로 서로 인접하는 다른 두 열교환 셀(46)과 달리, 제2열교환 셀(4412)과 제3열교환 셀(4413) 사이에는 연통홀이 형성되지 않을 수 있다.
제1오일유로(441)의 제2열교환 셀(4412)과 제3열교환 셀(4413) 사이의 격벽은 모터 하우징(40)의 길이와 동일하고, 다른 열교환 셀(362)들 사이의 격벽은 연통홀의 길이만큼 길이가 짧다.
제2오일유로(442)의 제2열교환 셀(4412)과 제3열교환 셀(4413) 사이의 격벽도 마찬가지다. 이러한 구성에 의하면, 제2열교환 셀(4412)로부터 오일을 흡입 시 오일의 압손을 저감할 수 있다.
제1오일유로(441)의 제3열교환 셀(4413)은 오일펌프의 토출부와 연통되게 형성될 수 있다.
제1 및 제2오일펌프(371) 각각은 펌프 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 복수의 블레이드와, 복수의 블레이드를 구동시키는 펌핑모터를 포함하여 구성될 수 있다. 펌핑모터가 가동됨에 따라 복수의 블레이드가 함께 회전될 수 있다.
오일은 오일유입구를 통해 제1열교환 셀(4411)로 유입되고, 제2열교환 셀(4412)의 흡입부(444,445)를 통해 펌프 하우징의 내부로 유입되고, 복수의 블레이드에 의해 펌핑되어 토출부를 통해 제1오일유로(441)의 제3열교환 셀(4413)로 토출될 수 있다.
제3열교환 셀(4413)로 토출된 오일은 오일펌프(370,371)의 펌핑압력에 의해 제4열교환 셀(4414) 내지 제7열교환 셀(4417)로 원주방향을 따라 지그재그 형태로 이동할 수 있다.
제1오일유로(441)와 제2오일유로(442)는 오일의 흐름만 서로 반대방향일 뿐, 유로 구성은 동일하다. 제1 및 제2오일유로(441,442) 각각의 오일은 제1열교환 셀(4411) 내지 제7열교환 셀(4417) 순서로 이동하되, 원주방향을 따라 서로 반대방향으로 이동할 수 있다.
제1오일유로(441)의 제7열교환 셀(4417)은 모터 하우징(40)의 전반부에, 제2오일유로(442)의 제7열교환 셀(4417)은 모터 하우징(40)의 후반부에 각각 배치될 수 있다. 제1오일유로(441)의 제7열교환 셀(4417)과 제2오일유로(442)의 제7열교환 셀(4427)은 서로 중간격벽에 의해 구획될 수 있다.
제7열교환 셀(4417)의 상부에 복수의 오일주입구가 형성될 수 있다. 복수의 오일주입구 중 하나는 제1오일유로(441)와 연통되고, 다른 하나는 제2오일유로(442)와 연통되게 형성될 수 있다. 복수의 오일주입구에 복수의 오일마개가 각각 개폐 가능하게 장착될 수 있다.
모터 하우징(40)의 전후방향으로 이격 배치된 두 제1열교환 셀(4411)과 제7열교환 셀(4417)의 중간구획벽 각각은 원주방향을 따라 원호형상으로 연장될 수 있다.
제2냉각유로(45)는 제1냉각유로(44)의 내측에 배치되어, 제2냉각유로(45)의 냉각수는 제1냉각유로(44)의 오일과 열교환 가능하게 구성될 수 있다.
제2냉각유로(45)는 냉각유체가 냉각수이고, 한 개의 유로를 형성한다는 점에서 제1냉각유로(44)와 차이가 있다. 제2냉각유로(45)는 기타 구성은 제1냉각유로(44)와 동일 내지 유사함으로 중복된 설명은 생략하기로 한다.
제2냉각유로(45)는 원주방향을 따라 이격 배치되는 제1열교환 셀(4501) 내지 제12열교환 셀(4512)로 구성될 수 있다. 제1열교환 셀(4501) 내지 제12열교환 셀(4512)은 복수의 격벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성된 연통홀에 의해 연통되어, 냉각수가 원주방향을 따라 지그재그 형태로 이동할 수 있다.
제1열교환 셀(4411)은 제1오일유로(441) 또는 제2오일유로(442)의 제7열교환 셀(4417)과 반경방향으로 중첩되게 배치되는 격벽과 반시계방향(11시방향)으로 인접하게 배치될 수 있다.
제1열교환 셀(4501)에 냉각수 유입구(336)와 냉각수 유출구(337)가 각각 연통되게 형성될 수 있다. 제1열교환 셀(4501)은 중간구획벽(미도시)에 의해 모터 하우징(40)의 길이방향의 절반씩 구획되어, 복수의 제1열교환 셀(4501) 중 전방에 배치되는 제1열교환 셀(4501)은 냉각수 유입구와 연통되고, 후방에 배치되는 제1열교환 셀(4501)은 냉각수 유출구와 연통되게 연결될 수 있다.
냉각수 유입구(336)와 냉각수 유출구(337)는 냉각수 순환계와 연결될 수 있다.
제2열교환 셀(4502) 내지 제5열교환 셀(4505)은 반시계방향으로 이격 배치되고, 제5열교환 셀(4505)과 제6열교환 셀(4506) 사이의 격벽은 제2냉각유로(45)의 격벽 중 모터 하우징(40)의 최하단부에 배치될 수 있다.
제7열교환 셀(4507) 내지 제12열교환 셀(4512)은 반시계방향을 이격 배치되고, 제12열교환 셀(4512)은 제2냉각유로(45)의 격벽 중 모터 하우징(40)의 최상단부에 배치되는 격벽과 인접하게 배치될 수 있다.
제12열교환 셀(4512)은 모터 하우징(40)의 후반부에 배치되는 제1열교환 셀(4411)과 연통될 수 있다.
냉각수는 냉각수 유입구를 통해 전방에 배치된 제1열교환 셀(4501)로 유입되고, 반시계방향을 따라 지그재그 형태로 이동할 수 있다. 제12열교환 셀(4512)로 이동한 냉각수는 후방에 배치된 제1열교환 셀(4501)로 이동하고, 냉각수 유출구를 통해 냉각수가 외부로 유출되고, 라디에이터에서 공기와 열교환하여 냉각된 후 다시 제2냉각유로(45)로 순환하게 된다.
제2냉각유로(45)의 격벽 중 모터 하우징(40)의 최상단에 배치되는 격벽에 복수의 분사노즐(344,345)이 반경방향으로 관통 형성될 수 있다.
복수의 분사노즐(344,345)은 모터 하우징(40)의 전반부와 후반부에 각각 형성될 수 있다.
복수의 분사노즐(344,345) 각각의 상측은 제1냉각유로(44)의 제7열교환 셀(4417)에 연통되게 형성되고, 이를 위해 제7열교환 셀(4417)의 복수의 연결홀이 제2중벽(42)에 두께방향으로 관통 형성될 수 있다.
복수의 오일유입구(341,342)는 모터 하우징(40)의 전단부와 후단부에 각각 형성될 수 있다.
복수의 오일유입구(341,342)는 제2냉각유로(45)의 격벽 중 최하단에 위치하는 격벽에 반경방향으로 관통 형성될 수 있다. 복수의 오일유입구(341,342) 각각의 하측은 제1오일유로(441) 및 제2오일유로(442)의 제1열교환 셀(4411)과 연통되게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 오일은 복수의 오일유입구(341,342)를 통해 유입되고, 제1오일펌프(370) 및 제2오일펌프(371)에 의해 제1오일유로(441)와 제2오일유로(442)를 따라 서로 반대방향의 원주방향으로 분기되어 모터 하우징(40)의 상부로 회전 이동 후, 제1오일유로(441)와 제2오일유로(442) 각각의 분사노즐(344,345)을 통해 모터 하우징(40)의 내측공간으로 분사될 수 있다.
제1실시예
1 : 프런트 커버 2 : 인버터
20 : 인버터 하우징 21 : 후방커버
3 : 전동기 30 : 모터 하우징
31 : 스테이터 310 : 스테이터 코어
311 : 스테이터 코일 320 : 로터코어
321 : 회전축 33 : 아우터 하우징
330 : 제1오일연통홀 331 : 제2오일연통홀
332 : 제1오일유출홀 333 : 제2오일유출홀
334 : 제1흡입부 3341 : 제1흡입홀
335 : 제2흡입부 3351 : 제2흡입홀
336 : 냉각수 유입구 337 : 냉각수 유출구
34 : 이너 하우징 340 : 제1돌출부
341 : 제1오일유입구 342 : 제2오일유입구
343 : 제2돌출부 344 : 제1분사노즐
3441 : 제1오일분사구 345 : 제2분사노즐
3451 : 제2오일분사구 350 : 리어 커버
351 : 체결부 360 : 제1냉각유로
361 : 제1오일유로 362 : 열교환 셀
3621 : 제1열교환 셀 3622 : 제2열교환 셀
3623 : 제3열교환 셀 3624 : 제4열교환 셀
3625 : 제5열교환 셀 363 : 격벽
3631 : 제1격벽 3631a : 전방격벽
3631b : 후방격벽 3631c : 연결격벽
3632 : 제2격벽 3633 : 제3격벽
3634 : 제4격벽 3635 : 제5격벽
3636 : 제6격벽 3636a : 전방격벽
3636b : 후방격벽 3636c : 연결격벽
364 : 연통홀 365 : 제2오일유로
366 : 열교환 셀 3661 : 제1열교환 셀
3662 : 제2열교환 셀 3663 : 제3열교환 셀
3664 : 제4열교환 셀 3665 : 제5열교환 셀
367 : 격벽 3672 : 제2격벽
3673 : 제3격벽 3674 : 제4격벽
3675 : 제5격벽 368 : 연통홀
370 : 제1오일펌프 371 : 제2오일펌프
372 : 흡입구 380 : 제2냉각유로
381 : 냉각수 채널 382 : 유로형성부
3831 : 유입측 공통헤더 3832 : 유출측 공통헤더
3833 : 중간 공통헤더
제2실시예
40 : 모터 하우징 41 : 제1중벽
42 : 제2중벽 43 : 제3중벽
44 : 제1냉각유로 441 : 제1오일유로
4411 : 제1열교환 셀 4412 : 제2열교환 셀
4413 : 제3열교환 셀 4417 : 제7열교환 셀
442 : 제2오일유로 4421 : 제1열교환 셀
4422 : 제2열교환 셀 4427 : 제7열교환 셀
444 : 제1흡입부 445 : 제2흡입부
45 : 제2냉각유로 4501 : 제1열교환 셀
4502 : 제2열교환 셀 4505 : 제5열교환 셀
4506 : 제6열교환 셀 4507 : 제7열교환 셀
4512 : 제12열교환 셀 46,47 : 격벽

Claims (11)

  1. 내측에 스테이터와 로터를 수용하는 모터 하우징;
    오일이 흐르도록 상기 모터 하우징의 내부에 원주방향을 따라 서로 반대방향으로 연장되는 복수의 오일유로;
    상기 복수의 오일유로 각각과 연통되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 일측에서 타측으로 오일을 이동시키는 복수의 오일펌프;
    상기 모터 하우징의 하부에서 형성되어, 상기 오일을 상기 복수의 오일유로 각각의 일측으로 유입시키는 복수의 오일유입구; 및
    상기 모터 하우징의 상부에 형성되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 타측에서 모터 하우징의 상부 내측공간으로 상기 오일을 분사하는 복수의 분사노즐을 포함하고,
    상기 복수의 오일유로 각각은,
    상기 모터 하우징의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 모터 하우징의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수의 열교환 셀;
    상기 복수의 열교환 셀을 원주방향으로 따라 구획하는 복수의 격벽; 및
    상기 원주방향을 따라 인접하는 두 열교환 셀을 연통시키도록 상기 복수의 격벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되는 복수의 연통홀을 포함하고,
    상기 복수의 오일유입구는 상기 모터 하우징의 길이방향으로 이격 배치되고,
    상기 복수의 격벽 중 최하단에 배치되는 격벽은 상기 길이방향으로 이격된 복수의 오일유입구를 구획하도록 구성되는 전동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 오일유로는,
    상기 모터 하우징의 하부 중앙에서 시계방향으로 연장되는 제1오일유로; 및
    상기 모터 하우징의 하부 중앙에서 반시계방향으로 연장되는 제2오일유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 오일유입구는,
    상기 모터 하우징의 전반부에 길이방향을 따라 연장되는 제1 오일유입구; 및
    상기 모터 하우징의 후반부에 길이방향을 따라 연장되는 제2오일유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 분사노즐은,
    상기 모터 하우징의 전반부에 두께방향으로 관통 형성되는 제1분사노즐; 및
    상기 모터 하우징의 후반부에 두께방향으로 관통 형성되는 제2분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 내측에 스테이터와 로터를 수용하는 모터 하우징;
    오일이 흐르도록 상기 모터 하우징의 내부에 원주방향을 따라 서로 반대방향으로 연장되는 복수의 오일유로;
    상기 복수의 오일유로 각각과 연통되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 일측에서 타측으로 오일을 이동시키는 복수의 오일펌프;
    상기 모터 하우징의 하부에서 형성되어, 상기 오일을 상기 복수의 오일유로 각각의 일측으로 유입시키는 복수의 오일유입구; 및
    상기 모터 하우징의 상부에 형성되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 타측에서 모터 하우징의 상부 내측공간으로 상기 오일을 분사하는 복수의 분사노즐을 포함하고,
    상기 복수의 오일유로 각각은,
    상기 모터 하우징의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 모터 하우징의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수의 열교환 셀;
    상기 복수의 열교환 셀을 원주방향으로 따라 구획하는 복수의 격벽; 및
    상기 원주방향을 따라 인접하는 두 열교환 셀을 연통시키도록 상기 복수의 격벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되는 복수의 연통홀을 포함하고,
    상기 복수의 분사노즐은 상기 모터 하우징의 길이방향으로 이격 배치되고,
    상기 복수의 격벽 중 최상단에 배치되는 격벽은 상기 길이방향으로 이격된 복수의 분사노즐을 구획하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  8. 내측에 스테이터와 로터를 수용하는 모터 하우징;
    오일이 흐르도록 상기 모터 하우징의 내부에 원주방향을 따라 서로 반대방향으로 연장되는 복수의 오일유로;
    냉각수가 흐르도록 상기 모터 하우징의 내부에 상기 복수의 오일유로와 별개로 형성되고, 상기 복수의 오일유로의 내측에 배치되는 냉각수 유로;
    상기 복수의 오일유로 각각과 연통되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 일측에서 타측으로 오일을 이동시키는 복수의 오일펌프;
    상기 모터 하우징의 하부에서 형성되어, 상기 오일을 상기 복수의 오일유로 각각의 일측으로 유입시키는 복수의 오일유입구;
    상기 모터 하우징의 상부에 형성되어, 상기 복수의 오일유로 각각의 타측에서 모터 하우징의 상부 내측공간으로 상기 오일을 분사하는 복수의 분사노즐; 및
    상기 복수의 오일펌프를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    전동기의 저속 및 저토크 시 상기 복수의 오일펌프를 정지시키고 상기 냉각수만을 이용하여 상기 전동기를 냉각하고, 상기 전동기의 고속 및 고토크 시 상기 복수의 오일펌프 중 적어도 하나를 작동시키는 것을 특징으로 하는 전동기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모터 하우징은,
    상기 복수의 오일유로가 내부에 형성되는 아우터 하우징; 및
    상기 냉각수 유로가 내부에 형성되는 이너 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 냉각수 유로는,
    상기 모터 하우징의 원주방향으로 연장되고, 상기 모터 하우징의 길이방향으로 이격 배치되는 복수의 냉각수 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  11. 삭제
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