KR102266898B1 - 일체형 하이브리드 동력장치 - Google Patents

일체형 하이브리드 동력장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 비행체에 구비되는 일체형 하이브리드 동력장치는, 고정자 및 회전자를 포함하는 발전부; 상기 발전부에 인접하게 배치되고, 실린더를 포함하는 엔진부; 및 상기 발전부와 상기 엔진부를 냉각하는 냉각부를 포함하며, 상기 냉각부는 상기 발전부 및 상기 엔진부를 순환하는 수냉식 냉각을 수행할 수 있다.

Description

일체형 하이브리드 동력장치{An Integrated Hybrid Power Apparatus}
일 실시예에 따른 수냉식 왕복엔진과 수냉식 발전기가 일체형으로 통합된 일체형 하이브리드 동력장치가 개시된다.
왕복엔진의 냉각장치는 단시간 내에 기관을 정상작동 온도에 도달하게 한 다음, 모든 운전조건에서 그리고 모든 속도범위에서 항상 균일한 정상작동 온도를 유지할 수 있어야 한다.
냉각장치의 냉각효과는 냉각 매질의 종류(예를 들어, 물, 공기, 특수 액체)와 유동속도, 방열기의 방열 표면적의 크기와 재료의 전열특성, 냉각 매질과 피냉각체 간의 온도차에 의해 좌우된다.
냉각방식에는 공랭식(air　cooling)과 수냉식(water　cooling)이 있다. 그러나 왕복엔진은 이와 같은 별도의 냉각장치에 의해서만 냉각되는 것은 아니다.
냉각방식에 있어서, 일반적으로 수랭식이 공랭식보다 효율이 높지만 시스템이 복잡하고 중량 면에서 불리한 점이 있으며, 드론에서는 엔진의 경우 공랭식과 수냉식을 모두 적용할 수 있지만 발전기는 공랭식을 널리 사용하기 때문에 효율 면에서 불리하다.
특허공보 제10-2011-0074346호는 쿨링모듈 및 그 제어 방법이 개시된다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지 기술이라고 할 수는 없다.
일 실시예에 따른 목적은 수냉식 왕복엔진과 수냉식 발전기를 일체형으로 통합하여 전체적으로 엔진-발전기 구동시스템을 단순화 한 일체형 하이브리드 동력장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 통합된 수냉식 냉각시스템을 운용하여 냉각장치를 단순화하고 냉각손실을 최소화하는 일체형 하이브리드 동력장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 전체적으로 소형 및 경량화 하여 중량을 절감하고 진동을 완화하며 효율적인 작동이 가능한 일체형 하이브리드 동력장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 발전기의 회전자가 플라이휠로써 구동하여 안정적인 구동을 가능하게 하는 일체형 하이브리드 동력장치를 제공하는 것이다.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 측에 따르면, 일 실시예에 따른 비행체에 구비되는 일체형 하이브리드 동력장치는, 고정자 및 회전자를 포함하는 발전부; 상기 발전부에 인접하게 배치되고, 실린더를 포함하는 엔진부; 및 상기 발전부와 상기 엔진부를 냉각하는 냉각부를 포함할 수 있으며, 상기 냉각부는 상기 발전부 및 상기 엔진부를 순환하는 수냉식 냉각을 수행할 수 있다.
상기 냉각부는 고정자 또는 회전자의 일 측에 형성된 냉각핀; 및 상기 냉각핀을 둘러싸는 발전부 워터재킷을 포함할 수 있다.
상기 회전자는 상기 고정자의 외측에 구비되고, 상기 냉각부는 상기 고정자의 내측으로 돌출 형성된 냉각핀; 및 상기 고정자의 내측에서 상기 냉각핀을 둘러싸고, 내부에 냉각수 유동 통로를 형성하는 발전부 워터재킷을 포함할 수 있다.
상기 발전부 워터재킷은 냉각수 유입 포트 및 냉각수 유출 포트를 포함할 수 있고, 상기 냉각수 유입 포트 및 상기 냉각수 유출 포트는 냉각수 유동을 유도할 수 있다.
상기 냉각부는 상기 엔진부의 실린더 내부에 형성되어 냉각수 유동 통로를 형성하는 실린더 워터재킷을 포함할 수 있고, 상기 실린더 워터재킷은 냉각수 유입 포트 및 냉각수 유출 포트를 포함할 수 있다.
실린더 워터재킷의 냉각수 유입 포트와 발전부 워터재킷의 냉각수 유입 포트는 각각 냉각수 입구와 연결되고, 발전부 워터재킷의 냉각수 유출 포트는 일 측의 실린더 워터재킷에 연결되고, 실린더 워터재킷의 냉각수 유출 포트는 냉각수 출구에 연결될 수 있다.
상기 냉각부는, 실린더 워터재킷으로 냉각수를 공급하도록 일 단이 실린더 워터재킷에 연결된 제1 배관; 일 단이 제1 배관에 연결되고, 타 단이 상기 발전부 워터재킷의 냉각수 유입 포트에 연결된 제2 배관; 상기 발전부 워터재킷의 냉각수 유출 포트에 일 단이 연결되고 상기 실린더 워터재킷에 타 단이 연결된 제3 배관; 상기 실린더 워터재킷으로부터 냉각수가 배출되도록 상기 실린더 워터재킷에 일 단이 연결된 제4 배관을 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 일 실시예에 따른 비행체에 구비되는 일체형 하이브리드 동력장치는, 자성체를 포함하는 고정자 및 상기 고정자의 외측에 배치되고 자성체를 포함하는 회전자를 포함하는 발전부; 상기 발전부의 양측에 배치된 제1 엔진 및 제2 엔진을 포함하는 엔진부를 포함할 수 있고, 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진은 상기 발전부를 중심으로 대칭되게 배치될 수 있다.
고정자는 회전자의 내측에 배치되고, 상기 회전자는 상기 고정자의 외측에 배치되며, 상기 회전자는 전기 출력 생산 및 회전을 통한 플라이휠 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치는 상기 발전부, 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진으로 순환하는 냉각수를 구비하는 냉각부를 더 포함할 수 있고, 상기 냉각부는 상기 고정자의 내측으로 돌출 형성된 냉각핀; 및 상기 고정자의 내측에서 상기 냉각핀을 둘러싸고, 내부에 냉각수 유동 통로를 형성하는 발전부 워터재킷; 상기 엔진부의 실린더 내부에 형성되어 냉각수 유동 통로를 형성하는 실린더 워터재킷을 포함할 수 있다.
상기 냉각부는, 제1 엔진의 실린더 워터재킷으로 냉각수를 공급하도록 일 단이 상기 제1 엔진의 실린더 워터재킷에 연결된 제1 배관; 일 단이 제1 배관에 연결되고, 타 단이 상기 발전부 워터재킷의 냉각수 유입 포트에 연결된 제2 배관; 상기 발전부 워터재킷의 냉각수 유출 포트에 일 단이 연결되고 상기 제1 엔진의 실린더 워터재킷에 타 단이 연결된 제3 배관; 상기 제1 엔진의 실린더 워터재킷으로부터 냉각수가 배출되도록 상기 제1 엔진의 실린더 워터재킷에 일 단이 연결된 제4 배관; 제2 엔진의 실린더 워터재킷으로 냉각수를 공급하도록 일 단이 상기 제2 엔진의 실린더 워터재킷에 연결된 제5 배관; 상기 제2 엔진의 실린더 워터재킷으로부터 냉각수가 배출되도록 상기 제2 엔진의 실린더 워터재킷에 일 단이 연결된 제6 배관을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치에 의하면, 수냉식 왕복엔진과 수냉식 발전기를 일체형으로 통합하여 전체적으로 엔진-발전기 구동시스템이 단순화될 수 있다.
일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치에 의하면, 통합된 수냉식 냉각시스템을 운용하여 냉각장치를 단순화하고 냉각손실이 최소화될 수 있다.
일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치에 의하면, 전체적으로 소형 및 경량화 하여 중량을 절감하고 진동을 완화하며 효율적인 작동이 가능하다.
일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치에 의하면, 발전기의 회전자가 플라이휠로써 구동하여 안정적인 구동이 가능하게 될 수 있다.
일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 발전부와 엔진부를 구체적으로 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 발전부와 엔진부의 분해 모습을 나타낸다.
도 4a는 일 실시예에 따른 발전부 및 냉각핀을 나타내고, 도4b는 일 실시예에 따른 발전부 및 발전부 워터재킷을 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 발전부, 냉각핀 및 발전부 워터재킷의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치의 평면도이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 발전부(100)와 엔진부(200)를 구체적으로 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 발전부(100)와 엔진부(200)의 분해 모습을 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)는 비행체에 구비될 수 있고, 발전부(100), 엔진부(200) 및 냉각부(300)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 발전부(100)는 고정자(110) 및 회전자(120)를 포함할 수 있으며, 고정자(110) 및 회전자(120)는 자성체를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)의 고정자(110)는 회전자(120)의 외측에 배치되나, 경우에 따라서 고정자(110)는 회전자(120)의 내측에 배치될 수도 있다. 즉 고정자(110)와 회전자(120)의 배치는 달라질 수 있으며 일 실시예에 국한되지 않는다.
고정자(110) 철심의 홈에 전기자 코일을 감은 복수의 전자석 또는 자성체(예를 들어, 자석)가 원주방향으로 배치된 도넛 모양의 형상일 수 있으며, 내측에는 발전부 워터재킷(320)이 배치될 공간을 가질 수 있다. 또한, 고정자(110)의 중앙 부분에는 구동 샤프트(S)가 관통할 수 있다.
고정자(110)와 유사하게 회전자(120)도 철심에 코일을 감은 복수의 전자석 또는 자성체(예를 들어, 자석)가 원주방향으로 배열되어 고정자(110)를 감싸는 원통의 형상일 수 있다. 또한, 회전자(120)는 회전자(120)의 중앙 부분(원심)에서 구동 샤프트(S)와 연결되어 구동 샤프트(S)를 통해 엔진부(200)의 역학적 에너지를 직접 전달받을 수 있다.
발전부(100)는 역학적 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치일 수 있다. 회전자(120)가 엔진부(200)의 역학적 에너지를 받아 회전하면서 패러데이 전자기유도 법칙에 의해 고정자(110)와 함께 전기에너지를 발생 또는 전기를 출력 생산할 수 있다. 이때 고정자(110)와 회전자(120)의 사이에는 간극이 존재할 수 있다. 여기서, 발전부(100)는 전기를 출력 생산할 뿐만 아니라 엔진부(200)의 시동을 걸 수도 있어서 별도의 엔진부(200) 시동 유닛이 요구되지 않을 수 있다. 또한, 이때 회전자(120)는 회전을 통한 플라이휠(Flywheel) 기능을 수행할 수 있으며, 이로써 회전자(120)는 회전 에너지를 저장할 수 있거나 방출할 수 있고 엔진부(200)를 안정적으로 작동하게 할 수 있다.
도 2 또는 도 3을 참조하여, 엔진부(200)는 발전부(100)에 인접하게 배치될 수 있고, 단수 또는 복수의 실린더를 포함할 수 있다. 또는 엔진부(200)는 발전부(100)의 양측에 배치된 제1 엔진(210) 및 제2 엔진(220)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 엔진부(200)는 단 기통(실린더) 내지 복수 기통(실린더)의 왕복기관으로 구성될 수 있다. 엔진부(200)의 실린더는 발전부(100)에 인접하게 배치될 수 있어서 불필요한 중량 또는 체적을 줄일 수 있다.
엔진부(200)는 제1 엔진(210) 및 제2 엔진(220)을 포함할 수 있고, 이상의 제3 엔진, 제4 엔진도 포함할 수 있고, 그 이상의 엔진도 포함할 수 있다. 제1 엔진(210) 및 제2 엔진(220)은 발전부(100)의 중심 축 상의 양측에 인접하게 점 대칭되어 배치될 수 있다. 이로써 무게 밸런스를 이롭게 할 수 있고 진동을 완화시킬 수 있다. 즉 복수의 엔진 대칭 배치는 역학적인 밸런스를 유도하여 불필요한 힘 또는 진동을 감소시켜 제어에 도움을 줄 수 있다. 여기서, 제1 엔진(210) 및 제2 엔진(220)은 각각 하나의 실린더를 가진다. 또한, 제1 엔진(210) 및 제2 엔진(220)은 각각 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크 메인저널, 크랭크 핀, 평형추 및 크랭크 케이스를 가질 수 있다.
제1 엔진(210)과 제2 엔진(220)은 발전부(100)의 양 측면에 배치되어 발전부(100)의 회전자(120) 중심에 위치한 구동 샤프트(S)로 연결된다. 또한, 발전부(100)와의 연결을 위해, 제1 엔진(210)의 실린더 아래 위치한 크랭크 케이스 외부의 일 측면에 고정자 마운트(T)가 장착될 수 있다. 고정자 마운트(T)에 발전부(100)를 연결하기 위해서 발전부(100)의 고정자(110) 내측의 발전부 워터재킷(320)의 일 측면에는 고정자 연결부재(C)가 장착될 수 있다. 고정자 마운트(T)와 고정자 연결부재(C)는 서로 연결되어 엔진부(200)와 발전부(100)를 단단히 결속시킬 수 있다. 게다가, 엔진부(200)의 크랭크 케이스 외부의 다른 측면에 엔진부 마운트(M)가 구성될 수 있으며 엔진부 마운트(M)는 비행체의 기체에 장착될 수 있다. 경우에 따라 엔진부 마운트(M)는 제1 엔진(210) 또는 제2 엔진(220) 중 하나에만 장착될 수도 있다.
이로써, 발전부(100)는 엔진부(200)의 중앙에 배치되고, 발전부(100)와 엔진부(200)는 연결되어 엔진부(200)의 열역학 제1 법칙에 따른 열이 변환된 역학적 에너지를 중앙에 위치한 발전부(100)의 회전자(120)로 전달할 수 있다. 그러므로 발전부(100)는 역학적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있다.
또는 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)에 배터리가 장착될 수 있고, 발전부(100)는 상기 배터리의 전기적 에너지를 역학적 에너지로 변환하여 동력을 발생시킬 수도 있다. 또한, 엔진부(200)가 작동 중일 때 발전부(100)도 동시에 작동하여 더 큰 동력(예를 들어, 토크)을 발생시킬 수 있다. 즉 발전부(100)는 모터로써 사용될 수도 있다. 엔진부(200)의 시동 시에는 발전부(100)가 동력(예를 들어, 토크)을 발생시켜 엔진부(200)를 시동할 수도 있다. 여기서, 발전부(100)는 엔진부(200)의 작동 여부 상관없이 동력을 발생시킬 수도 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)의 냉각부(300)에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4a는 일 실시예에 따른 발전부(100) 및 냉각핀(310)을 나타내고, 도4b는 일 실시예에 따른 발전부(100) 및 발전부 워터재킷(320)을 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 발전부(100), 냉각핀(310) 및 발전부 워터재킷(320)의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)의 평면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하여, 냉각부(300)는 냉각핀(310), 발전부 워터재킷(320), 실린더 워터재킷(330), 제1 배관(341), 제2 배관(342), 제3 배관(343), 제4 배관(344), 제5 배관(345), 제6 배관(346)을 포함할 수 있다.
냉각부(300)는 발전부(100)와 엔진부(200)를 순환하는 수냉식 냉각을 수행하여 발전부(100)와 엔진부(200)를 냉각시킬 수 있다. 냉각 방법은 냉매가 기체인 공랭식이 될 수도 있으며 냉각 방법 및 냉매는 일 실시예에 국한되지 않는다.
도 4a 또는 도 5를 참조하여, 냉각핀(310)은 고정자(110)로부터의 열전도로 인해 고정자(110)의 내측으로 돌출되어 형성되며 복수 개로 원주방향으로 간격을 두고 배치될 수 있다. 또한, 냉각핀(310)은 고정자(110)의 열전달 면적을 증가시키기 위해 축 방향으로 간격을 두고 복수 개로 배치될 수 있다. 냉각핀(310)은 고정자(110) 또는 회전자(120)의 일 측에 선택적으로 형성될 수도 있다.
도 4b 또는 도 5를 참조하여, 발전부 워터재킷(320)은 고정자(110)의 내측에 배치되고 단면이 사각형인 도넛 모양의 관 형태로 형성될 수 있으며, 냉각핀(310)을 둘러싸는 형상일 수 있다. 발전부 워터재킷(320)은 냉각핀(310)을 둘러싸면서 내부에 냉각수가 유동될 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 또한, 발전부 워터재킷(320)은 외측에 냉각수 유입 포트(322) 및 냉각수 유출 포트(324)를 포함할 수 있고, 냉각수 유입 포트(322) 및 냉각수 유출 포트(324)는 냉각수 유동을 유도할 수 있다. 발전부 워터재킷(320)은 고정자(110) 또는 회전자(120)의 일 측에 선택적으로 형성될 수도 있다.
도 1 또는 도 6을 참조하여, 실린더 워터재킷(330)은 엔진부(200)의 실린더 내부에 형성되어 냉각수 유동 통로를 형성하고, 실린더 워터재킷(330)은 냉각수 유입 포트(332) 및 냉각수 유출 포트(334)를 포함할 수 있다. 제1 엔진(210)의 실린더 내부의 실린더 워터재킷(330)은 냉각수 유입 포트(332) 및 냉각수 유출 포트(334) 뿐만 아니라 발전부 워터재킷(320)에서 유출되는 냉각수를 유도하는 포트를 하나 더 포함할 수 있다. 실린더 워터재킷(330)의 냉각수 유입 포트(332) 및 냉각수 유출 포트(334)는 각각 단수 또는 복수 개의 포트일 수 있다.
발전부(100)와 엔진부(200)의 일체형 수냉식 냉각을 위해, 제1 엔진(210)의 실린더 워터재킷(330)의 냉각수 유입 포트(332)와 발전부 워터재킷(320)의 냉각수 유입 포트(322)는 각각 냉각수 입구(I)와 연결되고, 발전부 워터재킷(320)의 냉각수 유출 포트(324)는 제1 엔진(210)의 실린더 워터재킷(330)에 연결되고, 제1 엔진(210)의 실린더 워터재킷(330)의 냉각수 유출 포트(334)는 냉각수 출구(E)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 엔진(220)의 실린더 워터재킷(330)의 냉각수 유입 포트(332)는 냉각수 입구(I)와 연결되고, 제2 엔진(220)의 실린더 워터재킷(330)의 냉각수 유출 포트(334)는 냉각수 출구(E)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 냉각수 입구(I)로 들어온 냉각수는 갈래 배관을 거쳐 제1 배관(341)과 제5 배관(345)으로 나눠져 공급될 수 있다. 제1 배관(341)은 제1 엔진(210)의 실린더 워터재킷(330)으로 냉각수를 공급하도록 일 단이 제1 엔진(210)의 실린더 워터재킷(330)에 연결될 수 있다. 제2 배관(342)은 일 단이 제1 배관(341)에 연결되고, 타 단이 발전부 워터재킷(320)의 냉각수 유입 포트(322)에 연결될 수 있다. 제2 배관(342)의 일 단이 제1 배관(341)의 일 측에 연결되나 제2 배관(342)은 직접적으로 냉각수 입구(I)에 연결될 수도 있다. 제3 배관(343)은 발전부 워터재킷(320)의 냉각수 유출 포트(324)에 일 단이 연결되고 제1 엔진(210)의 실린더 워터재킷(330)에 타 단이 연결될 수 있다. 제3 배관(343)은 냉각수 출구(E)에 직접적으로 연결될 수도 있다. 제4 배관(344)은 제1 엔진(210)의 실린더 워터재킷(330)으로부터 냉각수가 배출되도록 제1 엔진(210)의 실린더 워터재킷(330)에 일 단이 연결될 수 있고, 배출된 냉각수는 냉각수 출구(E)로 빠져나가게 될 수 있다. 이로써, 냉각수는 냉각수 입구(I)로 들어와 제1 배관(341), 제2 배관(342), 제3 배관(343) 및 제4 배관(344)을 통과하면서 제1 엔진(210) 및 발전부(100)를 냉각할 수 있다.
냉각수 입구(I)로 들어온 냉각수는 갈래 배관을 거쳐 제5 배관(345)으로 공급될 수 있다. 제5 배관(345)은 제2 엔진(220)의 실린더 워터재킷(330)으로 냉각수를 공급하도록 일 단이 제2 엔진(220)의 실린더 워터재킷(330)에 연결될 수 있고, 타 단은 냉각수 입구(I)에 직접적으로 연결될 수 있다. 제6 배관(346)은 제2 엔진(220)의 실린더 워터재킷(330)으로부터 냉각수가 배출되도록 제2 엔진(220)의 실린더 워터재킷(330)에 일 단이 연결될 수 있고, 타 단은 냉각수 출구(E)에 연결될 수 있어 배출된 냉각수는 냉각수 출구(E)로 빠져나가게 될 수 있다. 이로써, 냉각수는 냉각수 입구(I)로 들어와 제5 배관(345) 및 제6 배관(346)을 통과하면서 제2 엔진(220)을 냉각할 수 있다.
전술된 내용에 따라, 발전부(100)와 엔진부(200)에 연결된 냉각부(300)는 일체형 수냉식으로 통합되어 단순화된 구조로 구성될 수 있다. 그러므로 단순화된 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)는 중량이 절감되고 효율적인 작동이 가능하다. 또한, 공랭식과 수냉식 모두 강제대류를 시행하였을 때, 열전달 계수가 공랭식 보다 수냉식이 높으므로 열전달 속도 또한 공랭식 보다 수냉식이 빠르다. 즉 수냉식이 공랭식 보다 냉각을 더 효율적으로 시킬 수 있으므로 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)의 발전부(100) 및 엔진부(200)의 효율은 일체형으로 된 수냉식 냉각부(300)에 의해 증가될 수 있다.
일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)는 드론과 같은 비행체에 구비될 수 있으며, 목적에 따라 동력이 필요한 곳에 사용될 수 있다. 또한, 발전부(100)와 엔진부(200)를 냉각하는 냉각부(300)가 일체형의 수냉식으로 통합되어 전체적으로 동력 시스템이 단순화될 수 있으며, 통합된 수냉식 냉각부(300)를 운용하여 냉각손실이 최소화될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 일체형 하이브리드 동력장치(10)의 발전부(100)의 회전자(120)가 플라이휠로써 구동되어 안정적인 구동이 가능하게 될 수 있고, 구조적으로 안정된 엔진부 마운트(M) 및 발전부(100)의 고정자 마운트(T) 방식이 적용되어 발전부(100) 및 엔진부(200)의 진동을 완화함으로써 전체적인 성능을 향상시킬 수 있으며, 전체적으로 소형 및 경량화 하여 중량을 절감하고 진동을 완화하여 효율적인 작동이 가능하다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 일체형 하이브리드 동력장치
100: 발전부
110: 고정자
120: 회전자
200: 엔진부
210: 제1 엔진
220: 제2 엔진
300: 냉각부
310: 냉각핀
320: 발전부 워터재킷
322: 냉각수 유입포트
324: 냉각수 유출포트
330: 실린더 워터재킷
332: 냉각수 유입포트
334: 냉각수 유출포트
341: 제1 배관
342: 제2 배관
343: 제3 배관
344: 제4 배관
345: 제5 배관
346: 제6 배관
M: 발전부 마운트
S: 구동 샤프트
T: 고정자 마운트
C: 고정자 연결부재
I: 냉각수 입구
E: 냉각수 출구

Claims (10)

  1. 비행체에 구비되는 일체형 하이브리드 동력장치에 있어서,
    고정자 및 회전자를 포함하는 발전부;
    상기 발전부에 인접하게 배치되고, 실린더를 포함하는 엔진부; 및
    상기 발전부와 상기 엔진부를 냉각하는 냉각부;
    를 포함하며,
    상기 냉각부는 상기 발전부 및 상기 엔진부를 순환하는 수냉식 냉각을 수행하고,
    상기 냉각부는,
    고정자 또는 회전자의 일 측에 형성된 냉각핀; 및
    상기 냉각핀을 둘러싸는 발전부 워터재킷;
    을 포함하는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
  2. 삭제
  3. 비행체에 구비되는 일체형 하이브리드 동력장치에 있어서,
    고정자 및 회전자를 포함하는 발전부;
    상기 발전부에 인접하게 배치되고, 실린더를 포함하는 엔진부; 및
    상기 발전부와 상기 엔진부를 냉각하는 냉각부;
    를 포함하며,
    상기 냉각부는 상기 발전부 및 상기 엔진부를 순환하는 수냉식 냉각을 수행하고,
    상기 회전자는 상기 고정자의 외측에 구비되고,
    상기 냉각부는,
    상기 고정자의 내측으로 돌출 형성된 냉각핀; 및
    상기 고정자의 내측에서 상기 냉각핀을 둘러싸고, 내부에 냉각수 유동 통로를 형성하는 발전부 워터재킷;
    을 포함하는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 발전부 워터재킷은 냉각수 유입 포트 및 냉각수 유출 포트를 포함하고, 상기 냉각수 유입 포트 및 상기 냉각수 유출 포트는 냉각수 유동을 유도하는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 엔진부의 실린더 내부에 형성되어 냉각수 유동 통로를 형성하는 실린더 워터재킷을 포함하고, 상기 실린더 워터재킷은 냉각수 유입 포트 및 냉각수 유출 포트를 포함하며,
    실린더 워터재킷의 냉각수 유입 포트와 발전부 워터재킷의 냉각수 유입 포트는 각각 냉각수 입구와 연결되고, 발전부 워터재킷의 냉각수 유출 포트는 일 측의 실린더 워터재킷에 연결되고, 실린더 워터재킷의 냉각수 유출 포트는 냉각수 출구에 연결되는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    실린더 워터재킷으로 냉각수를 공급하도록 일 단이 실린더 워터재킷에 연결된 제1 배관;
    일 단이 제1 배관에 연결되고, 타 단이 상기 발전부 워터재킷의 냉각수 유입 포트에 연결된 제2 배관;
    상기 발전부 워터재킷의 냉각수 유출 포트에 일 단이 연결되고 상기 실린더 워터재킷에 타 단이 연결된 제3 배관;
    상기 실린더 워터재킷으로부터 냉각수가 배출되도록 상기 실린더 워터재킷에 일 단이 연결된 제4 배관;
    을 포함하는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
  7. 비행체에 구비되는 일체형 하이브리드 동력장치에 있어서,
    자성체를 포함하는 고정자 및 상기 고정자의 외측에 배치되고 자성체를 포함하는 회전자를 포함하는 발전부;
    상기 발전부의 양측에 배치된 제1 엔진 및 제2 엔진을 포함하는 엔진부;
    를 포함하고,
    상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진은 상기 발전부를 중심으로 대칭되게 배치되는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    고정자는 회전자의 내측에 배치되고, 상기 회전자는 상기 고정자의 외측에 배치되며,
    상기 회전자는 전기 출력 생산 및 회전을 통한 플라이휠 기능을 수행하는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 발전부, 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진으로 순환하는 냉각수를 구비하는 냉각부를 더 포함하고,
    상기 냉각부는,
    상기 고정자의 내측으로 돌출 형성된 냉각핀; 및
    상기 고정자의 내측에서 상기 냉각핀을 둘러싸고, 내부에 냉각수 유동 통로를 형성하는 발전부 워터재킷;
    상기 엔진부의 실린더 내부에 형성되어 냉각수 유동 통로를 형성하는 실린더 워터재킷;
    을 포함하는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    제1 엔진의 실린더 워터재킷으로 냉각수를 공급하도록 일 단이 상기 제1 엔진의 실린더 워터재킷에 연결된 제1 배관;
    일 단이 제1 배관에 연결되고, 타 단이 상기 발전부 워터재킷의 냉각수 유입 포트에 연결된 제2 배관;
    상기 발전부 워터재킷의 냉각수 유출 포트에 일 단이 연결되고 상기 제1 엔진의 실린더 워터재킷에 타 단이 연결된 제3 배관;
    상기 제1 엔진의 실린더 워터재킷으로부터 냉각수가 배출되도록 상기 제1 엔진의 실린더 워터재킷에 일 단이 연결된 제4 배관;
    제2 엔진의 실린더 워터재킷으로 냉각수를 공급하도록 일 단이 상기 제2 엔진의 실린더 워터재킷에 연결된 제5 배관;
    상기 제2 엔진의 실린더 워터재킷으로부터 냉각수가 배출되도록 상기 제2 엔진의 실린더 워터재킷에 일 단이 연결된 제6 배관;
    을 포함하는,
    일체형 하이브리드 동력장치.
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