KR102122238B1 - 전동기 - Google Patents

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KR102122238B1
KR102122238B1 KR1020190001819A KR20190001819A KR102122238B1 KR 102122238 B1 KR102122238 B1 KR 102122238B1 KR 1020190001819 A KR1020190001819 A KR 1020190001819A KR 20190001819 A KR20190001819 A KR 20190001819A KR 102122238 B1 KR102122238 B1 KR 102122238B1
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motor housing
rotor
electric motor
cooling fluid
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KR1020190001819A
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김종수
곽태희
김민정
문정욱
조창흠
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 전동기에 관한 것으로서, 모터 하우징; 상기 모터 하우징의 내부에 구비되고, 코일을 구비하는 스테이터; 상기 스테이터의 내측에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착되는 로터; 및 상기 로터의 원주면에 반경방향으로 관통 형성되어, 상기 로터의 회전에 따라 상기 모터 하우징 내부의 냉각유체를 상기 코일로 분사하는 분사홀을 포함하고, 오일에 의한 저항을 최소화하면서 오일의 대류에 의한 냉각을 촉진시킬 수 있다.

Description

전동기{ELECTRIC MOTOR}
본 발명은 오일의 대류냉각을 촉진시킬 수 있는 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 고출력, 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.
선행특허기술문헌 한국등록특허 10-0828799 (2008년 5월 9일 공고)에는 하이브리드 차량의 모터 및 발전기의 오일냉각구조가 개시되어 있다.
선행특허는 로터의 일측 혹은 양측 외주면에 오일을 퍼 올려 주변으로 튀기게 다수개의 주걱이 일체로 부착된 하이브리드 차량의 모터 및 발전기 오일냉각구조를 개시한다.
그러나, 선행특허의 주걱은 로터 회전 시 오일 속으로 잠김으로 오일에 의한 저항을 받아 모터의 회전력을 감소시킴으로 인해, 모터 효율이 떨어지고, 소음 등의 부작용을 유발시키는 문제가 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 오일에 의한 저항을 최소화하면서 오일의 대류에 의한 냉각을 촉진시킬 수 있는 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전동기는 모터 하우징; 상기 모터 하우징의 내부에 구비되고, 코일을 구비하는 스테이터; 상기 스테이터의 내측에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착되는 로터; 및 상기 로터의 원주면에 반경방향으로 관통 형성되어, 상기 로터의 회전에 따라 상기 모터 하우징 내부의 냉각유체를 상기 코일로 분사하는 분사홀을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각유체는 오일 또는 공기일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 로터는, 로터코어; 상기 로터코어의 축방향으로 양단에 장착되는 복수의 엔드플레이트; 및 상기 복수의 분사홀을 구비하고, 상기 복수의 엔드플레이트 각각에 외곽 원주면을 따라 연장되는 리브를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 분사홀은 상기 리브의 두께방향으로 관통 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 엔드플레이트 각각은, 상기 분사홀과 연통되게 상기 리브로부터 반경방향 내측에 형성되는 냉각유체 수용부를 더 구비할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 모터 하우징의 양단을 덮도록 상기 모터 하우징의 양단에 배치되는 복수의 엔드커버를 포함하고, 상기 냉각유체 수용부는 상기 엔드플레이트의 원주방향을 따라 연장되고, 상기 엔드커버를 향해 축방향으로 개방될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각유체는 상기 복수의 분사홀을 통해 상기 로터의 외곽 원주면에서 상기 코일의 내측으로 분사될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 분사홀은 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 분사홀은 상기 로터의 원주면 양단부에서 원주방향으로 이격 배치될 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 구현예에 따르면, 상기 복수의 분사홀 각각은 폭에 비해 원주방향으로 길게 연장될 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 복수의 분사홀은 사선방향으로 길게 연장될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 모터 하우징의 내부에 형성되는 오일유로; 및 상기 모터 하우징의 상부에 두께방향으로 양측이 상기 오일유로와 상기 모터 하우징의 내측공간과 각각 연통되게 연결되어, 오일을 상기 코일에 공급하는 오일토출구를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전동기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
첫째, 로터코어의 양단부에 엔드플레이트가 장착되고, 엔드플레이트의 외곽 원주면에 원주방향을 따라 연장되는 리브는 냉각유체 수용부보다 축방향으로의 돌출길이가 짧아서, 코일의 반경방향 내측 상부에서 엔드플레이트의 외곽 원주면 상부로 떨어지는 오일을 냉각유체 수용부 안쪽으로 유입되도록 안내하고, 오일을 냉각유체 수용부의 내측에 가둘 수 있다.
둘째, 리브에 형성된 복수의 분사홀은 모터 하우징 내부 저면에 저장된 오일에 침지된 상태로 오일을 수용하고, 로터의 회전과 함께 회전함으로 수용된 오일을 모터 하우징의 상부로 퍼올리며, 엔드플레이트의 상부에서 원심력에 의해 분사홀을 통해 오일을 코일로 분사할 수 있다.
셋째, 복수의 분사홀은 로터의 회전 시 분사홀 내부 또는 냉각유체 수용부에 유입된 오일을 원심력에 의해 코일의 내측면으로 분사함으로써, 코일의 내측면을 냉각시킬 수 있다.
넷째, 로터의 외곽 원주면에 형성되는 리브는 원주면을 따라 복수의 분사홀을 구비하여, 모터 하우징의 내부에 저장된 오일을 하부에서 상부로 퍼올리는 유동을 발생시킴으로 오일의 대류냉각을 촉진시킬 수 있다.
다섯째, 엔드플레이트의 외곽 원주면에 원주방향으로 연장되는 리브와, 리브에 반경방향으로 관통 형성된 복수의 분사홀과, 엔드플레이트의 외측면에 원주방향을 따라 오목하게 형성된 냉각유체 수용부는 로터 회전 시 오일에 잠긴 상태로 회전하더라도 오일에 의한 유동저항을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전동기를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에서 엔드커버가 삭제된 후 로터의 엔드플레이트를 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 2에서 로터를 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 3에서 엔드플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4에서 V-V를 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 1에서 VI부분을 확대하여 보여주는 확대도이다.
도 7은 도 2에서 VII 부분을 확대하여 보여주는 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터의 원주면에 복수의 분사홀이 타원형으로 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 9는 복수의 분사홀이 원형으로 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 10은 도 8에서 복수의 분사홀이 원주방향으로 연장되는 길이가 서로 다르게 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 11은 복수의 분사홀이 사선방향으로 연장되게 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.
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 전동기를 보여주는 개념도이고, 도 2는 도 1에서 엔드커버(110)가 삭제된 후 로터(130)의 엔드플레이트(132)를 보여주는 개념도이고, 도 3은 도 2에서 로터(130)를 보여주는 개념도이고, 도 4는 도 3에서 엔드플레이트(132)를 보여주는 사시도이고, 도 5는 도 4에서 V-V를 따라 취한 단면도이고, 도 6은 도 1에서 VI부분을 확대하여 보여주는 확대도이고, 도 7은 도 2에서 VII 부분을 확대하여 보여주는 확대도이다.
본 발명에 따른 전동기는 모터 하우징(100), 엔드 커버(110), 스테이터(120), 로터(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
모터 하우징(100)은 원통형으로 형성될 수 있다. 모터 하우징(100)은 전동기의 외관을 형성할 수 있다. 모터 하우징(100)의 내부에 수용공간이 형성되어, 스테이터(120) 및 로터(130) 어셈블리가 모터 하우징(100)의 내부에 수용될 수 있다.
모터 하우징(100)은 원통형으로 형성될 수 있다. 모터 하우징(100)은 원주면의 길이방향으로 양단부가 개방될 수 있다. 모터 하우징(100)의 양단부를 덮도록 복수의 엔드 커버(110)가 장착될 수 있다.
스테이터(120)는 스테이터코어(121)와 코일(122)로 구성될 수 있다.
스테이터코어(121)는 복수의 원형강판을 축방향으로 적층 결합하여 구성될 수 있다. 스테이터코어(121)의 내측에 로터수용공이 원통형으로 관통 형성될 수 있다.
스테이터코어(121)의 내부에 복수의 슬롯이 축방향으로 관통 형성되고, 복수의 슬롯은 스테이터코어(121)의 원주방향으로 이격 배치될 수 있다. 코일(122)이 슬롯에 삽입되어 권선될 수 있다.
코일(122)은 헤어핀(hair pin) 형태의 도체로 구성되고, 슬롯의 외측으로 돌출된 도체의 양단부를 서로 연결하여 구성될 수 있다. 슬롯의 외측으로 돌출된 도체의 양단부를 엔드코일(1221)이라고 명명할 수 있다.
스테이터코어(121)는 외측 원주면이 모터 하우징(100)의 내측 원주면에 열압입되어 모터 하우징(100)과 결합될 수 있다.
로터(130)는 회전축(133)을 중심으로 회전 가능하게 모터 하우징(100)의 내부에 장착될 수 있다.
엔드 커버(110)는 모터 하우징(100)의 일단부를 덮는 프런트 커버(111)와 모터 하우징(100)의 타단부를 덮는 리어 커버(112)로 구성될 수 있다. 프런트 커버(111)는 회전축(133)이 관통되는 커버이고, 리어 커버(112)는 회전축(133)이 관통되지 않고, 회전축(133)의 일단부가 리어 커버(112)의 베어링 수용부(113)에 수용될 수 있다.
프런트 커버(111)와 리어 커버(112) 각각의 중앙부 내측에 베어링(114)이 설치될 수 있다. 베어링(114)은 회전축(133)의 양단부를 회전 가능하게 지지할 수 있다.
로터(130)는 로터코어(131), 복수의 영구자석(미도시) 및 복수의 엔드플레이트(132)로 구성될 수 있다. 로터코어(131)는 복수의 원형강판을 축방향으로 적층 결합하여 구성될 수 있다. 로터코어(131)는 원통형으로 형성될 수 있다.
복수의 영구자석은 로터코어(131)의 내부에 삽입 장착될 수 있다.
복수의 엔드플레이트(132)는 로터코어(131)의 길이방향으로 양단부에 장착되어, 로터코어(131)의 내부에 수용된 영구자석이 로터코어(131)로부터 축방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 엔드플레이트(132)의 내측 중앙부에 축수용공이 축방향으로 관통 형성되어, 회전축(133)이 축수용공을 통해 관통 결합될 수 있다.
로터코어(131)의 내측 중앙부에 회전축 수용공이 축방향으로 관통 형성되어, 회전축(133)이 회전축 수용공을 통해 로터코어(131)의 내부에 삽입 결합될 수 있다.
로터(130)는 스테이터(120)와 공극(air gap)을 두고 배치될 수 있다. 코일(122)에 전원이 인가되어, 코일(122) 주위에 자기장이 형성되고, 영구자석에 회전자계가 형성되어, 로터(130)가 회전하게 된다.
엔드플레이트(132)는 로터코어(131)에 체결되어, 로터(130)가 회전함에 따라 로터코어(131)와 함께 회전축(133)을 중심으로 회전할 수 있다.
전동기에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 모터 하우징(100)의 내부에 오일유로(101)가 형성될 수 있다. 오일유로(101)는 모터 하우징(100)의 원주방향으로 이격되게 형성된 복수의 열교환 셀(1031)로 구성될 수 있다. 복수의 열교환 셀(1031)은 원주방향으로 지그재그 형태로 서로 연통될 수 있다.
모터 하우징(100)의 하부에 오일유입구가 형성되고, 모터 하우징(100)의 상부에 오일토출구(102)가 형성될 수 있다. 오일유로(101)의 일측은 오일유입구와 연통되게 연결되고, 오일유로(101)의 타측은 오일토출구(102)와 연통되게 연결될 수 있다.
오일은 오일유입구를 통해 오일유로(101)로 유입되고, 오일유로(101)를 따라 오일토출구(102)를 향해 이동하여 오일토출구(102)를 통해 코일(122)의 외측 상부로 분사될 수 있다.
오일펌프(미도시)는 모터 하우징(100)의 측면에 장착되고 오일유로(101)와 연결되어, 오일을 오일유입구에서 오일유로(101)를 따라 오일토출구(102)로 이동할 수 있게 펌핑할 수 있다.
오일토출구(102)는 모터 하우징(100)의 길이방향으로 양단부에 각각 배치되고, 오일토출구(102)의 일측은 오일유로(101)와 연통되고 오일토출구(102)의 타측은 모터 하우징(100)의 수용공간과 연통되게 모터 하우징(100)의 두께방향으로 관통 형성될 수 있다.
오일은 모터 하우징(100)의 수용공간에 일정량만큼 채워져 있어서, 오일유입구를 통해 오일유로(101)로 유입되어 오일펌프의 순환동력에 의해 오일유로(101)를 따라 순환되며, 오일토출구(102)를 통해 코일(122)로 직접 분사됨으로써, 코일(122)의 열을 흡수하여 냉각할 수 있다.
오일토출구(102)를 통해 코일(122)로 분사되는 오일은 엔드코일(1221)의 외측 원주면 상단으로 떨어져 코일(122)의 원주방향 양측으로 이동할 수 있다.
엔드플레이트(132)는 로터코어(131)의 외곽 원주면과 동일한 크기로 대응되게 형성되고, 엔드플레이트(132)의 외곽 원주면에 적어도 하나 이상의 분사홀(135)을 구비할 수 있다. 본 실시예에서 복수의 분사홀(135)은 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
엔드플레이트(132)의 외곽 원주면에 리브(134)가 원주방향을 따라 링(ring) 형태로 연장될 수 있다. 복수의 분사홀(135)은 리브(134)의 두께방향으로 관통 형성될 수 있다. 복수의 분사홀(135)은 엔드플레이트(132)의 반경방향으로 관통 형성될 수 있다.
엔드플레이트(132)는 냉각유체 수용부(136)를 더 포함할 수 있다. 냉각유체 수용부(136)는 리브(134)로부터 엔드플레이트(132)의 반경방향 내측에 배치될 수 있다. 냉각유체 수용부(136)는 엔드플레이트(132)의 축방향 두께방향으로 오목하게 형성될 수 있다.
냉각유체 수용부(136)는 엔드플레이트(132)의 축방향 두께면에서 로터코어(131)를 향하여는 막혀 있고, 엔드커버(110)를 향하여는 개방되어 있다. 냉각유체 수용부(136)는 엔드커버(110)를 향하여 개방되게 일방향으로 눕혀진 “U” 자형 홈부 형태로 형성될 수 있다.
이에 의하면, 모터 하우징(100)의 하부에 채워진 오일은 냉각유체 수용부(136)로 용이하게 유입될 수 있다.
복수의 분사홀(135) 각각은 반경방향 외측이 코일(122)의 내측면과 마주하게 연통되고, 반경방향 내측이 냉각유체 수용부(136)와 연통되게 연결될 수 있다.
리브(134)는 엔드플레이트(132)의 외곽 원주면에서 축방향으로 돌출되는 길이가 엔드플레이트(132)의 축방향 두께보다 더 짧다.
냉각유체 수용부(136)의 반경방향 내측단부는 냉각유체 수용부(136)의 반경방향 외측단부(또는 리브(134)의 축방향 돌출길이)보다 축방향으로 더 돌출되게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 리브(134)는 코일(122)의 반경방향 내측 상부에서 엔드플레이트(132)의 외곽 원주면 상부로 떨어지는 오일을 냉각유체 수용부(136) 안쪽으로 유입되도록 안내하고, 오일을 냉각유체 수용부(136)의 내측에 가둘 수 있다.
또한, 리브(134)에 형성된 복수의 분사홀(135)은 모터 하우징(100) 내부 저면에 저장된 오일에 침지된 상태로 오일을 수용하고, 로터(130)의 회전과 함께 회전함으로 수용된 오일을 모터 하우징(100)의 상부로 퍼올리며, 엔드플레이트(132)의 상부에서 원심력에 의해 분사홀(135)을 통해 오일을 코일(122)로 분사할 수 있다.
아울러, 복수의 분사홀(135)은 로터(130)의 회전 시 분사홀(135) 내부 또는 냉각유체 수용부(136)에 유입된 오일을 원심력에 의해 코일(122)의 내측면으로 분사함으로써, 코일(122)의 내측면을 냉각시킬 수 있다.
게다가, 로터(130)의 외곽 원주면에 형성되는 리브(134)는 원주면을 따라 복수의 분사홀(135)을 구비하여, 모터 하우징(100)의 내부에 저장된 오일을 하부에서 상부로 퍼올리는 유동을 발생시킴으로 오일의 대류냉각을 촉진시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 엔드플레이트(132)의 외곽 원주면에 원주방향으로 연장되는 리브(134)와, 리브(134)에 반경방향으로 관통 형성된 복수의 분사홀(135)과, 엔드플레이트(132)의 외측면에 원주방향을 따라 오목하게 형성된 냉각유체 수용부(136)는 로터(130) 회전 시 오일에 잠긴 상태로 회전하더라도 오일에 의한 유동저항을 최소화할 수 있다.
엔드플레이트(132)는 엔드커버(110)를 향하는 외측면에서 회전축 수용공과 냉각유체 수용부(136) 사이에 복수의 리세스부(137)를 구비할 수 있다. 복수의 리세스부(137)는 두께방향으로 오목하게 형성될 수 있다. 복수의 리세스부(137)는 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 리세스부(137) 각각은 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 리세부 각각은 반경방향으로 마주보는 두 내측면이 서로 평행하게 연장되고, 원주방향으로 마주하는 두 내측면이 엔드플레이트(132)의 원주방향으로 기설정된 각도를 이룰 수 있다.
복수의 리세스부(137) 각각은 내부에 오일을 수용하여 모터 하우징(100) 내부의 오일에 난류유동을 발생시킬 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 복수의 리세스부(137)는 로터(130) 회전 시 리세스부(137)의 내부에 수용된 오일을 모터 하우징(100)의 내부공간으로 반사시킴으로써, 모터 하우징(100) 내부에서 오일의 대류냉각을 촉진시킬 수 있다.
복수의 엔드플레이트(132) 각각은 복수의 오일분사노즐(138)을 더 포함할 수 있다.
복수의 오일분사노즐(138)은 오일을 엔드플레이트(132)에서 엔드커버(110)를 향해 분사하도록 구성될 수 있다. 복수의 오일분사노즐(138)은 원주방향으로 이격 배치될 수 있다.
오일분사노즐(138)은 내측 단부가 로터코어(131) 내부에 오일을 순환시키기 위한 내부유로(142)와 연통되게 연결되고, 외측 단부가 모터 하우징(100)의 수용공간과 연통되게 형성될 수 있다.
오일분사노즐(138)은 내측 단부에서 외측 단부로 갈수록 상향경사지게 형성될 수 있다. 복수의 오일분사노즐(138) 각각은 베어링(114) 수용부(113)의 내측을 향하여 오일을 분사함으로써, 베어링(114)을 냉각할 수 있다.
회전축(133)의 내부에 오일수용홈부(139)가 형성될 수 있다. 오일수용홈부(139)는 축방향으로 회전축(133)의 중앙부까지 연장될 수 있다. 오일수용홈부(139)의 내측단부는 막혀 있고, 오일수용홈부(139)의 외측단부는 베어링(114) 수용부(113)의 내측과 연통되게 개방되어, 오일이 베어링(114) 수용부(113)의 내측에서 오일수용홈부(139)로 유입될 수 있다.
로터코어(131)의 내측 중앙부에서 복수의 반경방향유로(141)가 반경방향으로 연장될 수 있다. 복수의 반경방향유로(141) 각각은 반경방향의 내측 단부가 오일수용홈부(139)와 연통되게 연결될 수 있다. 복수의 반경방향유로(141)는 축방향으로 서로 이격 배치될 수 있다.
회전축(133)은 오일수용홈부(139)와 연통되는 복수의 연통홀(140)을 구비할 수 있다. 복수의 연통홀(140) 각각은 반경방향으로 관통 형성되고, 연통홀(140)의 내측단부는 오일수용홈부(139)와 연통되고, 연통홀(140)의 외측단부는 복수의 반경방향유로(141)와 연통되게 연결될 수 있다.
로터코어(131)의 내부에 복수의 내부유로(142) 각각이 축방향으로 연장될 수 있다. 내부유로(142)의 축방향으로 일단부는 반경방향유로(141)의 외측단부와 연결되고, 내부유로(142)의 타단부는 오일유로(101)홈부와 연통되게 연결될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 오일은 베어링(114) 수용부(113) 내측에서 오일수용홈부(139)로 유입되고, 회전축(133)의 원심력에 의해 오일수용홈부(139)의 내측단부에서 연통홀(140)을 통해 반경방향유로(141)로 반경방향 외측으로 이동하고, 반경방향유로(141)에서 축방향으로 내부유로(142)를 따라 엔드플레이트(132)의 복수의 오일분사노즐(138)로 이동할 수 있다.
복수의 오일분사노즐(138)의 내측단부에 원주방향으로 연장되는 오일헤더부(1381)가 오목하게 형성되어, 복수의 내부유로(142)로부터 오일을 수집할 수 있다. 오일헤더부(1381)에 수집된 오일은 복수의 오일분사노즐(138)로 분배되어, 오일분사노즐(138)을 통해 오일을 베어링(114) 수용부(113)로 분사할 수 있다.
모터 하우징(100)의 내부에 냉각수유로(103)를 더 구비할 수 있다. 냉각수유로(103)는 복수의 열교환 셀(1031)로 구성될 수 있다. 복수의 열교환 셀(1031)은 복수의 격벽(1032)에 의해 원주방향으로 이격 배치될 수 있다.
복수의 격벽(1032)의 전단부 또는 후단부에 연결홀이 형성되어, 복수의 열교환 셀(1031)을 원주방향으로 지그재그 형태로 연결할 수 있다. 모터 하우징(100)의 내부에 냉각수유로(103)와 오일유로(101)는 서로 열교환 가능하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 냉각수유로(103)와 오일유로(101)는 모터 하우징(100)의 내부에 동심적으로 배치되되, 모터 하우징(100)의 두께방향으로 내측과 외측에 각각 배치될 수 있다.
냉각수유입구와 냉각수유출구는 모터 하우징(100)의 일측에 형성되고, 자동차의 라디에이터와 연결될 수 있다.
냉각수는 자동차의 라디에이터에서 열을 방출하여 냉각된 후, 냉각수유입구를 통해 모터 하우징(100) 내부의 냉각수유로(103)를 따라 흐르면서 오일유로(101)의 오일과 열교환을 통해 오일을 냉각한 다음, 냉각수유출구를 통해 유출되어 라디에이터로 순환할 수 있다.
엔드커버(110)의 내부에 냉각수유로(115)가 더 구비될 수 있다. 엔드커버(110)의 냉각수유로(115)는 모터 하우징(100)의 냉각수유로(103)와 연통되거나 모터 하우징(100)과 별개의 유로로 형성될 수 있다. 엔드커버(110)의 냉각수유로(115)가 모터 하우징(100)과 별개의 유로로 형성될 경우에 엔드커버(110)에도 냉각수유입구와 냉각수유출구가 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터(130)의 원주면에 복수의 분사홀(235)이 타원형으로 형성된 모습을 보여주는 개념도이고, 도 9는 복수의 분사홀(135)이 원형으로 형성된 모습을 보여주는 개념도이고, 도 10은 도 8에서 복수의 분사홀(235)이 원주방향으로 연장되는 길이가 서로 다르게 형성된 모습을 보여주는 개념도이고, 도 11은 복수의 분사홀(335)이 사선방향으로 연장되게 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.
복수의 분사홀(135,235,335)은 로터(130)의 길이방향으로 양단부의 외곽 원주면에서 각각 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 분사홀(135,235,335)은 엔드플레이트(132)의 외곽 원주면을 따라 이격 배치될 수 있다. 복수의 분사홀(135,235,335)은 엔드플레이트(132)의 외곽 원주면을 따라 연장되는 리브(134)에 원주방향으로 이격 배치될 수 있다.
복수의 분사홀(135,235,335) 각각은 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 도 9의 실시예에서는 분사홀(135)이 원형으로 형성되고, 도 8과 도 10의 실시예에서는 분사홀(235)이 타원형으로 형성된 모습을 보여준다.
타원형 형태의 분사홀(235)이라 함은 분사홀(135)의 폭이 일정하며 원주방향으로 길게 연장되고, 분사홀(235)의 양단부가 반원형으로 형성됨을 의미한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 분사홀(235)은 각 분사홀(235)의 길이가 기설정된 제1길이로 연장될 수 있다. 또한, 복수의 분사홀(235)은 각 분사홀(235)의 길이가 제1길이보다 더 긴 제2길이로 연장될 수 있다. 또한, 복수의 분사홀(235)은 각 분사홀(235)의 길이가 제2길이보다 더 긴 제3길이로 연장될 수 있다.
또한, 복수의 분사홀(235)은 각 분사홀(235)의 길이가 제1길이 내지 제3길이의 분사홀(235)을 적어도 2개 이상 조합하여 구성될 수도 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 분사홀(335)은 사선방향으로 연장될 수 있다. 사선방향이라 함은 축방향에 대하여 원주방향을 향해 경사지게 형성됨을 의미한다.
사선방향으로 연장되는 복수의 분사홀(335)은 리브(134)의 원주방향으로 등간격으로 이격 배치될 수 있다.
100 : 모터 하우징 101 : 오일유로
102 : 오일토출구 103 : 냉각수유로
1031 : 열교환 셀 1032 : 격벽
110 : 엔드 커버 111 : 프런트 커버
112 : 리어 커버 113 : 베어링 수용부
114 : 베어링 115 : 냉각수유로
120 : 스테이터
121 : 스테이터코어 122 : 코일
1221 : 엔드코일 130 : 로터
131 : 로터코어 132 : 엔드플레이트
133 : 회전축 134 : 리브
135,235,335 : 분사홀 136 : 냉각유체 수용부
137 : 리세스부 138 : 오일분사노즐
1381 : 오일헤더부 139 : 오일수용홈부
140 : 연통홀 141 : 반경방향유로
142 : 내부유로

Claims (13)

  1. 모터 하우징;
    상기 모터 하우징의 내부에 구비되고, 코일을 구비하는 스테이터;
    로터코어와 상기 로터코어의 양단에 각각 장착되는 복수의 엔드플레이트를 구비하고, 상기 스테이터의 내측에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착되는 로터; 및
    상기 모터 하우징의 양단부를 덮도록 장착되는 복수의 엔드커버를 포함하고,
    상기 복수의 엔드플레이트 각각은,
    외곽 원주면에 링 형태로 연장되는 리브;
    상기 리브의 원주면에 반경방향으로 관통 형성되어, 상기 로터의 회전에 따라 상기 모터 하우징 내부의 냉각유체를 상기 코일로 분사하는 복수의 분사홀; 및
    상기 분사홀과 연통되게 상기 리브의 반경방향 내측에 배치되고, 상기 엔드플레이트의 두께방향으로 오목하게 형성되며 상기 엔드커버를 향해 개방되는 냉각유체 수용부를 포함하고,
    상기 엔드플레이트의 외곽 원주면에서 축방향으로 돌출되는 상기 리브의 축방향 돌출 길이가 상기 엔드플레이트의 축방향 두께보다 더 짧은 전동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각유체는 오일 또는 공기인 것을 특징으로 하는 전동기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 분사홀은 상기 리브의 두께방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각유체는 오일이고,
    상기 냉각유체 수용부는,
    외측 단부의 일부가 상기 리브에 의해 덮이고, 상기 리브로부터 개방된 상기 외측 단부의 다른 일부를 통해 상기 코일의 내측으로부터 떨어지는 오일을 수용하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 엔드커버는 상기 모터 하우징의 양단에 각각 배치되고,
    상기 냉각유체 수용부는 상기 엔드플레이트의 원주방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각유체는 상기 복수의 분사홀을 통해 상기 로터의 외곽 원주면에서 상기 코일의 내측으로 분사되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 분사홀은 원형 또는 타원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 전동기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 분사홀은 상기 로터의 원주면 양단부에서 원주방향으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 분사홀 각각은 폭에 비해 원주방향으로 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 분사홀은 사선방향으로 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 모터 하우징의 내부에 형성되는 오일유로; 및
    상기 모터 하우징의 상부에 두께방향으로 양측이 상기 오일유로와 상기 모터 하우징의 내측공간과 각각 연통되게 연결되어, 오일을 상기 코일에 공급하는 오일토출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 엔드커버 각각은 베어링 수용부를 구비하고,
    상기 복수의 엔드플레이트 각각은,
    상기 냉각유체 수용부의 내측에 배치되고, 상기 로터코어의 내부에 형성된 내부유로로부터 전달되는 오일을 상기 베어링 수용부로 분사하는 복수의 오일분사노즐; 및
    상기 내부유로와 상기 복수의 오일분사노즐의의 일측 단부를 연결하도록 상기 엔드플레이트의 일 면에 원주방향으로 연장되고, 상기 복수의 오일분사노즐로 상기 오일을 분배하는 오일헤더부를 더 포함하는 전동기.
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