KR102393128B1 - 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치에 관한 것으로서, 구동유닛은 회전력을 발생시키는 모터 및 상기 모터를 제어하는 인버터를 포함하고, 쿨링장치는 상기 구동유닛 및 상기 구동유닛으로 회전되는 팬을 포함할 수 있다. 상기 인버터는 내부공간과 외부공간을 구획하는 인버터 하우징 및 상기 인버터 하우징의 내부공간에 구비되는 인버터 소자를 포함하고, 상기 모터는 상기 인버터 하우징의 외벽면에 체결되는 고정자 및 상기 고정자의 내부에서 상기 고정자와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자를 포함하고, 상기 고정자는 상기 인버터 하우징과 함께 상기 구동유닛의 외관을 형성하며, 상기 팬은 상기 인버터 하우징의 외부공간에서 상기 모터를 기준으로 상기 인버터의 반대측에 구비되어 상기 모터와 상기 인버터 측으로 바람을 일으킬 수 있다. 이에 의하여, 구동유닛 및 쿨링장치의 크기 및 중량이 감소될 수 있고, 구동유닛 및 쿨링장치가 원활히 냉각되고, 손상이 방지되며, 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.

Description

구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치{DRIVE UNIT AND COOLING APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은, 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 바람을 일으켜 냉각 대상을 냉각할 수 있도록 한 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치에 관한 것이다.
일반적으로, 쿨링장치는 열원을 냉각시키는 장치로서, 차량, 세탁기, 냉장고 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.
차량에 적용되는 쿨링장치는 전기에너지를 기계적인 일로 바꾸어 냉각 기능을 수행하도록, 열교환기 측으로 바람을 일으키는 팬, 상기 팬을 회전시키는 모터 및 상기 모터를 제어하는 인버터를 포함하고, 풍량 증대를 위해 대형화되는 추세이다.
더욱 구체적으로, 근래에 들어 내연기관 자동차로부터 배출되는 배기가스로 인한 대기오염이 심각해짐에 따라 배기가스를 배출하지 않거나 배기가스의 배출을 감소시켜 환경오염을 줄여줄 수 있는 친환경 차량이 각광을 받고 있다.
이러한 친환경 차량의 일례로서, 전기자동차가 있으며, 전기자동차는 전기에너지를 사용하여 전동기를 회전시켜 줌으로써 주행한다.
한편, 연료전지 차량은 전기에너지의 전원으로서 연료전지를 장착한 전기자동차를 말하며, 이러한 연료전지 차량은 수소와 산소 및 수분을 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 생산하는 연료전지 스택을 구비한다.
한편, 위와 같은 연료전지 차량의 경우 연료전지 스택으로부터 발생하는 많은 양의 열을 효과적으로 방출할 필요가 있었고, 이를 위해 열교환기에 적용되는 쿨링장치의 풍량을 증대시켜야 했다.
하지만, 내연기관 자동차에 적용되던 저전압 모터가 쿨링장치에 적용될 경우, 인가전압의 한계로 고출력을 생성할 수 없어 쿨링장치의 풍량을 증대시키는 데 한계가 있었다.
이에 따라, 최근에는 연료전지 차량의 쿨링장치 풍량 문제를 해결하도록 고전압 BLDC(Brushless DC) 모터가 쿨링장치에 적용되고 있다.
도 1은 고전압 BLDC 모터가 적용된 종래의 쿨링장치에서 구동유닛을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.
첨부된 도 1과 도 2를 참조하면, 종래의 쿨링장치는, 구동력을 발생시키는 구동유닛(1), 상기 구동유닛(1)으로부터 회전력을 전달받아 회전되는 팬(미도시) 및 상기 구동유닛(1)을 고정하는 슈라우드(미도시)를 포함한다.
상기 구동유닛(1)은 모터(11) 및 상기 모터(11)를 제어하는 인버터(12)를 포함한다.
상기 모터(11)는 내부공간을 갖는 모터 하우징(111), 상기 모터 하우징(111)의 내부공간에 고정되는 고정자(112) 및 상기 고정자(112)의 내부에 구비되고 상기 고정자(112)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(113)를 포함한다.
상기 고정자(112)는 상기 모터 하우징(111)의 내주면에 고정될 수 있다.
상기 회전자(113)는 그 회전자(113)의 회전력을 상기 팬(미도시)으로 전달하는 회전축(14)이 체결된다.
상기 회전축(14)은 상기 모터 하우징(111)의 내부에 위치하는 일단부가 상기 회전자(113)와 체결되고, 상기 모터 하우징(111)의 외부로 돌출되는 타단부가 상기 팬(미도시)과 체결된다.
그리고, 상기 회전축(14)은 상기 모터 하우징(111)에 지지되는 제1 베어링(131)과 상기 인버터 하우징(121)에 지지되는 제2 베어링(132)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
상기 인버터(12)는 상기 모터 하우징(111)과 체결되고 내부공간을 갖는 인버터 하우징(121) 및 상기 인버터 하우징(121)의 내부공간에 구비되는 인버터 소자(122)를 포함한다.
이러한 종래의 구동유닛(1) 및 이를 포함하는 쿨링장치는, 상기 모터(11)에 전원이 인가되면, 상기 회전자(113)가 상기 고정자(112)의 내부에서 회전되고, 상기 상기 팬(미도시)은 상기 회전축(14)을 통해 상기 회전자(113)와 함께 회전되어 냉각 대상(예를 들어, 차량의 열교환기) 측으로 바람을 일으켜 상기 냉각 대상을 냉각시킨다. 이때, 상기 회전자(113)의 회전은 상기 인버터(12)에 의해 제어된다.
이 과정에서, 상기 구동유닛(1)에서 열이 발생되고, 상기 구동유닛(1)은 쿨링장치의 손상 방지 및 작동 신뢰성 확보를 위해 냉각되어야 한다. 이를 고려하여, 종래의 쿨링장치는, 상기 모터 하우징(111)을 통해 상기 모터(11)에서 발생되는 열을 방열하고, 상기 인버터 하우징(121)을 통해 상기 인버터(12)에서 발생되는 열을 방열한다. 그리고, 상기 팬(미도시)에서 발생된 바람을 이용하여 상기 모터(11)와 상기 인버터(12)를 냉각시킨다.
그러나, 이러한 종래의 구동유닛(1) 및 이를 포함하는 쿨링장치에 있어서는, 풍량 증대를 위해 모터(11)가 대형화됨으로써 구동유닛(1) 및 이를 포함하는 쿨링장치의 크기와 중량이 증가되는 문제점이 있었다. 이에 의하여, 쿨링장치가 장착되는 차량의 레이아웃(Layout) 구성에 어려움이 있었고, 차량 중량이 증가되고 차량 연비가 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 구동유닛(1)이 원활히 냉각되지 못하여 쿨링장치가 손상되고 쿨링장치의 작동 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 상기 모터 하우징(111) 및 상기 인버터 하우징(121)의 방열 및 상기 팬(미도시)에서 발생된 바람으로는 상기 모터(11)와 상기 인버터(12)가 원활히 냉각되지 못하여, 결국 쿨링장치의 손상이 발생되거나 쿨링장치의 작동이 정지되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 10-2014-0095799
따라서, 본 발명은, 크기 및 중량을 감소할 수 있는 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 원활히 냉각되어 손상이 방지되고 작동 신뢰성이 향상될 수 있는 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 회전력을 발생시키는 모터; 및 상기 모터를 제어하는 인버터;를 포함하고, 상기 인버터는, 내부공간과 외부공간을 구획하는 인버터 하우징; 및 상기 인버터 하우징의 내부공간에 구비되는 인버터 소자;를 포함하고, 상기 모터는, 상기 인버터 하우징의 외벽면에 체결되는 고정자; 및 상기 고정자의 내부에서 상기 고정자와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자;를 포함하고, 상기 고정자는 상기 인버터 하우징과 함께 외관을 형성하는 것을 특징으로 하는 구동유닛을 제공한다.
상기 고정자는 고정자 코일이 권선되는 고정자 코어를 포함하고, 상기 고정자 코어에는 상기 인버터 하우징과 체결되는 고정자 고정부가 형성될 수 있다.
상기 고정자 고정부에는 그 고정자 고정부를 관통하는 고정자 관통홀이 형성되고, 상기 인버터 하우징에는 상기 고정자 관통홀을 관통하는 체결부재가 체결되는 체결홈이 형성될 수 있다.
상기 고정자 고정부는 상기 고정자 코어의 외주면으로부터 돌출 형성될 수 있다.
상기 고정자 코일은 상기 인버터 하우징의 외부공간과의 절연을 위해 몰딩될 수 있다.
상기 인버터 하우징에는 그 인버터 하우징에 대해 고정되고 상기 회전자의 중심측에 삽입되는 고정축이 형성되고, 상기 회전자는 상기 고정축을 회전 중심으로 하여 회전되도록 구비될 수 있다.
상기 고정축와 상기 회전자 사이에는 상기 회전자를 상기 고정축에 대해 회전 가능하게 지지하는 베어링이 개재될 수 있다.
상기 회전자에는 상기 베어링이 삽입되는 베어링 삽입홈이 형성될 수 있다
상기 회전자는, 환형으로 형성되고, 중심측에 상기 고정축이 삽입되는 회전자 코어; 및 환형으로 형성되고, 상기 회전자 코어의 선단면에 체결되는 회전자 커버;를 포함하고, 상기 베어링 삽입홈은 상기 회전자 커버의 내주부와 상기 회전자 코어의 내주부로 형성될 수 있다.
상기 회전자 코어에는 그 회전자 코어의 선단면으로부터 음각지고 그 회전자 코어의 내주면으로부터 음각진 환형홈부가 형성되고, 상기 환형홈부의 내경은 그 환형홈부의 내주면이 상기 베어링의 외주면에 접촉되게 형성되고, 상기 회전자 커버의 내경은 그 회전자 커버의 내주면이 상기 베어링의 외주면에 접촉되게 형성될 수 있다.
상기 회전자 코어와 상기 회전자 커버 중 어느 하나에는 상기 회전자 코어에 대한 상기 회전자 커버의 위치를 안내하는 가이드 돌기가 형성되고, 상기 회전자 코어와 상기 회전자 커버 중 다른 하나에는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈이 형성되며, 상기 가이드 돌기 및 상기 가이드 홈은 상기 고정축, 상기 베어링 및 상기 회전자가 동심을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 회전자에서 상기 인버터 하우징에 대향되는 부위에는 상기 인버터 하우징 측으로 바람을 일으키는 날개부가 형성될 수 있다.
상기 날개부는 상기 회전자의 회전 중심을 기준으로 방사형으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기 구동유닛; 및 상기 구동유닛으로 회전되는 팬;을 포함하고, 상기 팬은 상기 인버터 하우징의 외부공간에서 상기 모터를 기준으로 상기 인버터의 반대측에 구비되고, 상기 모터와 상기 인버터 측으로 바람을 일으키도록 형성될 수 있다.
상기 회전자에서 상기 팬에 대향되는 부위에는 상기 팬으로부터 연장되는 체결부재가 체결되는 체결홈이 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 구동 유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치는, 인버터가 수용되는 인버터 하우징의 외벽면에 모터가 체결되고, 모터의 고정자가 인버터 하우징과 함께 구동유닛의 외관을 형성함으로써, 모터가 수용되는 모터 하우징이 삭제될 수 있다. 이에 의하여, 구동 유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치의 크기 및 중량을 감소하여, 구동 유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치가 장착되는 차량의 레이아웃(Layout)을 용이하게 구성할 수 있고, 차량 중량을 감소할 수 있으며, 차량 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 모터 하우징이 삭제됨에 따라, 고정자와 회전자의 열이 더욱 용이하게 방열되고, 인버터 하우징의 방열 면적이 증가되어 인버터 하우징의 방열 성능이 향상되며, 팬에서 발생되는 바람이 고정자 및 회전자를 직접 냉각시키고, 인버터 하우징 중 팬에서 발생되는 바람과 접촉되는 면적이 증가될 수 있다. 이에 의하여, 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치는 원활히 냉각되어, 손상이 방지되고, 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 쿨링장치에서 구동유닛을 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치를 도시한 분해 사시도,
도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 5는 도 3의 구동유닛에서 가이드 돌기와 가이드 홈을 도시한 분해 사시도,
도 6은 도 3의 구동유닛에서 회전자의 날개부를 도시한 사시도,
도 7은 도 3의 구동유닛에서 몰딩된 고정자를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명에 의한 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동유닛 및 이를 포함하는 쿨링장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이고, 도 5는 도 3의 구동유닛에서 가이드 돌기와 가이드 홈을 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 도 3의 구동유닛에서 회전자의 날개부를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 3의 구동유닛에서 몰딩된 고정자를 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링장치는, 회전력을 발생시키는 구동유닛(1), 상기 구동유닛(1)으로부터 회전력을 전달받아 회전되는 팬(2) 및 상기 구동유닛(1)을 고정하는 슈라우드(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 구동유닛(1)은 상기 팬(2)을 회전시키는 모터(11) 및 상기 모터(11)를 제어하는 인버터(12)를 포함할 수 있다.
상기 모터(11)는 그 모터(11)가 수용되는 모터 하우징(도 1의 111) 없이 형성될 수 있다. 즉, 상기 모터(11)는, 후술할 인버터 하우징(121)의 외벽면에 체결되어 그 인버터 하우징(121)과 함께 상기 구동유닛(1)의 외관을 형성하는 고정자(112) 및 상기 고정자(112)의 내부에서 회전 가능하게 구비되는 회전자(113)를 포함할 수 있다.
상기 고정자(112)는 환형으로 형성되는 고정자 코어(1121) 및 상기 고정자 코어(1121)에 권선되는 고정자 코일(1122)을 포함할 수 있다.
상기 고정자 코어(1121)는 상기 팬(2)의 저부에서 상기 팬(2)의 회전중심과 동심을 이루도록 배치될 수 있다.
상기 고정자 코어(1121)의 내주부에는 상기 고정자 코어(1121)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열되는 복수의 티스부(미도시)가 형성되고, 상기 고정자 코일(1122)은 상기 티스부(미도시)에 권선될 수 있다.
상기 고정자 코어(1121)의 외주부에는 그 고정자 코어(1121)를 상기 인버터(12)에 고정시키기 위한 고정자 고정부(1121a)가 형성될 수 있다.
상기 고정자 고정부(1121a)는 상기 고정자 코어(1121)의 강성 및 표면적(방열면적)이 증가되도록 상기 고정자 코어(1121)의 외주면으로부터 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 고정자 고정부(1121a)에는 그 고정자 고정부(1121a)를 축 방향으로 관통하는 고정자 관통홀(1121b)이 형성될 수 있다.
상기 고정자 코어(1121)는 상기 고정자 관통홀(1121b)을 관통하여 후술할 인버터 하우징(121)에 체결되는 고정자 고정 볼트(Bs)에 의해 상기 인버터(12)와 체결될 수 있다.
여기서, 상기 고정자 고정부(1121a), 상기 고정자 관통홀(1121b) 및 상기 고정자 고정 볼트(Bs)는 각각 복수로 형성되고, 상기 고정자 코어(1121)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 고정자 고정부(1121a), 상기 고정자 관통홀(1121b) 및 상기 고정자 고정 볼트(Bs)는 상기 고정자 코어(1121)가 상기 인버터(12)에 안정적으로 지지되도록 각각 세 개로 형성되고, 상기 고정자 코어(1121)의 원주방향을 따라 120도 간격으로 배열될 수 있다.
상기 회전자(113)는 상기 고정자(112)의 내부에서, 즉 상기 팬(2)의 저부에서 상기 고정자(112)와 사전에 결정된 간극만큼 이격되어 상기 고정자(112)에 대해 회전 가능하게 형성될 수 있다.
상기 회전자(113)는 영구자석(미도시)이 구비되는 회전자 코어(1131) 및 상기 회전자 코어(1131)를 복개하는 회전자 커버(1132, 1133)를 포함할 수 있다.
상기 회전자 코어(1131)는 상기 고정자 코어(1121)의 내주부에 상기 고정자 코어(1121)와 사전에 결정된 간극만큼 이격되어 수용되도록 상기 고정자 코어(1121)보다 작은 직경을 갖는 환형으로 형성될 수 있다.
상기 회전자 코어(1131)의 내주부에는 후술할 베어링(131, 132)이 삽입되는 환형홈부(1131a, 1131b)가 형성될 수 있다.
상기 환형홈부(1131a, 1131b)는 상기 회전자 코어(1131)의 일 선단면(1131c)으로부터 음각지고 상기 회전자 코어(1131)의 내주면으로부터 음각지게 형성되는 제1 환형홈부(1131a) 및 상기 회전자 코어(1131)를 기준으로 상기 일 선단면(1131c)의 반대측에 위치되는 다른 선단면(1131d)으로부터 음각지고 상기 회전자 코어(1131)의 내주면으로부터 음각지게 형성되는 제2 환형홈부(1131b)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 회전자 코어(1131)의 일 선단면(1131c)은 상기 팬(2)에 대향되는 부위이고, 다른 선단면(1131d)은 상기 인버터(12)에 대향되는 부위일 수 있다.
상기 제1 환형홈부(1131a)와 상기 제2 환형홈부(1131b)는 각각 상기 회전자 코어(1131)의 중심을 기준으로 환형으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 환형홈부(1131a)의 내경은 그 제1 환형홈부(1131a)의 내주면이 후술할 제1 베어링(131)의 외주면(더욱 정확히는, 제1 외륜(1312)의 외주면)에 접촉되게 형성되고, 상기 제2 환형홈부(1131b)의 내경은 그 제2 환형홈부(1131b)의 내주면이 후술할 제2 베어링(132)의 외주면(더욱 정확히는, 제2 외륜(1322)의 외주면)에 접촉되게 형성될 수 있다.
상기 회전자 코어(1131)의 외주부에는 상기 회전자 커버(1132, 1133)를 사전에 결정된 위치로 안내하도록 후술할 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈(1131e, 1131f)이 형성될 수 있다. 여기서, 사전에 결정된 위치란 상기 회전자(113)가 후술할 고정축(1213) 및 후술할 베어링(131, 132)과 동심을 이루도록 하는 상기 회전자 코어(1131)에 대한 상기 회전자 커버(1132, 1133)의 위치이다.
상기 가이드 홈(1131e, 1131f)은 상기 회전자 코어(1131)의 일 선단면(1131c)으로부터 음각지게 형성되는 제1 가이드 홈(1131e) 및 상기 회전자 코어(1131)의 다른 선단면(1131d)으로부터 음각지게 형성되는 제2 가이드 홈(1131f)을 포함할 수 있다.
상기 제1 가이드 홈(1131e)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 제1 가이드 홈(1131e)은 상기 회전자 코어(1131)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다.
그리고, 복수의 상기 제1 가이드 홈(1131e) 각각에는 후술할 제1 회전자 커버(1132)의 제1 가이드 돌기(1132a)가 삽입될 수 있다.
이때, 상기 제1 가이드 홈(1131e)은 후술할 제1 가이드 돌기(1132a)가 그 제1 가이드 홈(1131e) 내부에서 유동되지 않도록 후술할 제1 가이드 돌기(1132a)에 밀착되게 형성될 수 있다.
상기 제2 가이드 홈(1131f)은 상기 제1 가이드 홈(1131e)과 동일한 원리로 형성될 수 있다.
즉, 상기 제2 가이드 홈(1131f)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 제2 가이드 홈(1131f)은 상기 회전자 코어(1131)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다.
그리고, 복수의 상기 제2 가이드 홈(1131f) 각각에는 후술할 제2 회전자 커버(1133)의 제2 가이드 돌기(1133a)가 삽입될 수 있다.
이때, 상기 제2 가이드 홈(1131f)은 후술할 제2 가이드 돌기(1133a)가 그 제2 가이드 홈(1131f) 내부에서 유동되지 않도록 후술할 제2 가이드 돌기(1133a)에 밀착되게 형성될 수 있다.
상기 회전자 커버(1132, 1133)는 상기 회전자 코어(1131)의 일 선단면(1131c)에 체결되는 제1 회전자 커버(1132) 및 상기 회전자 코어(1131)의 다른 선단면(1131d)에 체결되는 제2 회전자 커버(1133)를 포함할 수 있다.
상기 제1 회전자 커버(1132)는 상기 회전자 코어(1131)의 일 선단면(1131c)에 체결되고 후술할 제1 베어링(131)을 지지하도록 환형으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 회전자 커버(1132)의 내주면(1132c)은 후술할 제1 베어링(131)의 외주면(더욱 정확히는, 제1 외륜(1312)의 외주면)에 밀착될 수 있다.
상기 제1 회전자 커버(1132)에서 상기 팬(2)에 대향되는 면에는 상기 팬(2)으로부터 연장되는 팬 고정 볼트(Bf)가 삽입 체결되는 팬 고정 볼트 체결홈(1132b)이 형성될 수 있다.
상기 팬 고정 볼트 체결홈(1132b)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 팬 고정 볼트 체결홈(1132b)은 상기 제1 회전자 커버(1132)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 팬 고정 볼트 체결홈(1132b)은 상기 팬(2)이 상기 제1 회전자 커버(1132)에 안정적으로 지지되도록 세 개로 형성되고, 세 개의 상기 팬 고정 볼트 체결홈(1132b)은 상기 제1 회전자 커버(1132)의 원주방향을 따라 120도 간격으로 배열될 수 있다.
상기 제1 회전자 커버(1132)에서 상기 회전자 코어(1131)에 대향되는 면에는 상기 제1 가이드 홈(1131e)에 삽입되는 제1 가이드 돌기(1132a)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 제1 가이드 돌기(1132a)는 복수의 상기 제1 가이드 홈(1131e)에 삽입되도록 복수로 형성되고, 복수의 상기 제1 가이드 돌기(1132a)는 상기 제1 회전자 커버(1132)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다.
상기 제2 회전자 커버(1133)는 상기 회전자 코어(1131)의 다른 선단면(1131d)에 체결되고 후술할 제2 베어링(132)을 지지하도록 환형으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 회전자 커버(1133)의 내주면(1133c)은 후술할 제2 베어링(132)의 외주면(더욱 정확히는, 제2 외륜(1322)의 외주면)에 밀착될 수 있다.
상기 제2 회전자 커버(1133)에서 상기 회전자 코어(1131)에 대향되는 면에는 상기 제2 가이드 홈(1131f)에 삽입되는 제2 가이드 돌기(1133a)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 제2 가이드 돌기(1133a)는 복수의 상기 제2 가이드 홈(1131f)에 삽입되도록 복수로 형성되고, 복수의 상기 제2 가이드 돌기(1133a)는 상기 제2 회전자 커버(1133)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다.
한편, 상기 제2 회전자 커버(1133)에서 상기 인버터(12)에 대향되는 면에는 그 제2 회전자 커버(1133)가 상기 회전자 코어(1131)와 함께 회전되면서 상기 인버터(12) 측으로 바람을 일으키는 날개부(1133b)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 날개부(1133b)는 상기 제2 회전자 커버(1133)의 중심을 기준으로 방사형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 날개부(1133b)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 날개부(1133b)는 상기 제2 회전자 커버(1133)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다. 이때, 각 날개부(1133b)는 상기 제2 회전자 커버(1133)의 반경방향을 따라 연장 형성될 수 있고, 상기 제2 회전자 커버(1133)의 반경방향으로 연장되되 일 방향으로 만곡되게 형성될 수도 있다.
상기 인버터(12)는 내부공간을 갖는 인버터 하우징(121) 및 상기 인버터 하우징(121)의 내부공간에 구비되고 상기 모터(11)를 제어하는 인버터 소자(122)를 포함할 수 있다.
상기 인버터 하우징(121)은, 상기 인버터 소자(122)에서 발생되는 열이 상기 인버터 하우징(121)의 외부공간으로 방열되도록, 전도성 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 인버터 하우징(121)은 속이 빈 원통형으로 형성되고, 원판형의 인버터 하우징 상판(1211)에 상기 고정자(112)와 체결되기 위한 체결부(1211a)가 형성되고, 상기 인버터 하우징 상판(1211)으로부터 절곡된 환형의 인버터 하우징 측판(1212)에 상기 인버터 소자(122)를 상기 인버터 하우징(121)의 외부와 연결시키기 위한 커넥터(1212a, 1212b)가 형성될 수 있다.
상기 인버터 하우징 상판(1211)은 상기 체결부(1211a)에서 상기 고정자(112)와 접촉되고, 상기 회전자(113)와 이격될 수 있다.
상기 체결부(1211a)에는 상기 고정자(112)의 고정자 관통홀(1121b)을 관통한 상기 고정자 고정 볼트(Bs)가 삽입 체결되는 고정자 고정 볼트 체결홈(1211b)이 형성될 수 있다.
상기 고정자 고정 볼트 체결홈(1211b)은 각각의 상기 고정자 고정 볼트(Bs)에 대응되도록 복수로 형성되고, 복수의 상기 고정자 고정 볼트 체결홈(1211b)은 상기 인버터 하우징(121)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 고정자 고정 볼트 체결홈(1211b)은 상기 고정자(112)가 상기 인버터 하우징(121)의 외벽면에 안정적으로 지지되도록 세 개로 형성되고, 세 개의 상기 고정자 고정 볼트 체결홈(1211b)은 상기 인버터 하우징(121)의 원주방향을 따라 120도 간격으로 배열될 수 있다.
그리고, 상기 인버터 하우징 상판(1211)에는 상기 회전자(113)의 회전중심을 이루는 고정축(1213)이 형성될 수 있다.
상기 고정축(1213)은 상기 인버터 하우징(121)으로부터 돌출 형성되거나, 상기 인버터 하우징(121)에 체결됨으로써, 상기 인버터 하우징(121)에 대해 고정 설치될 수 있다.
그리고, 상기 고정축(1213)은 상기 회전자(113)의 중심측에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 인버터 하우징(121)으로부터 돌출되는 상기 고정축(1213)은 상기 제2 회전자 커버(1133)의 중심, 상기 회전자 코어(1131)의 중심 및 상기 제1 회전자 커버(1132)의 중심을 순차적으로 관통할 수 있다.
상기 고정축(1213)과 상기 회전자(113) 사이에는 상기 회전자(113)를 상기 고정축(1213)에 대해 회전 가능하게 지지하는 베어링(131, 132)이 개재될 수 있다.
상기 베어링(131, 132)은 상기 고정축(1213)의 일단부에 구비되고 상기 제1 회전자 커버(1132)의 내주면(1132c)과 상기 제1 환형홈부(1131a)에 삽입 지지되는 제1 베어링(131) 및 상기 고정축(1213)의 타단부에 구비되고 상기 제2 회전자 커버(1133)의 내주면(1133c)과 상기 제2 환형홈부(1131b)에 삽입 지지되는 제2 베어링(132)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 회전자 커버(1132)의 내주면(1132c)과 상기 제1 환형홈부(1131a)는 상기 제1 베어링(131)을 지지하는 제1 베어링 삽입홈(G1)을 형성하고, 상기 제2 회전자 커버(1133)의 내주면(1133c)과 상기 제2 환형홈부(1131b)는 상기 제2 베어링(132)을 지지하는 제2 베어링(132) 삽입홈(G2)을 형성할 수 있다.
상기 제1 베어링(131)은 상기 고정축(1213)에 지지되는 제1 내륜(1311), 상기 제1 내륜(1311)의 외주부에 대향되고 상기 제1 베어링 삽입홈(G1)에 지지되는 제1 외륜(1312) 및 상기 제1 내륜(1311)과 상기 제1 외륜(1312) 사이에 개재되는 복수의 제1 볼(1313)을 포함할 수 있다.
상기 제1 베어링(131)은 상기 제1 내륜(1311)이 상기 고정축(1213)에 지지되어 고정되고, 상기 제1 외륜(1312)이 상기 제1 베어링 삽입홈(G1)에 지지되어 상기 회전자(113)와 함께 회전되며, 상기 제1 볼(1313)이 상기 제1 내륜(1311)과 상기 제1 외륜(1312) 사이에서 회전됨으로써, 상기 회전자(113)의 상부를 상기 고정축(1213)에 대해 회전 가능하게 지지할 수 있다.
상기 제2 베어링(132)은 상기 고정축(1213)에 지지되는 제2 내륜(1321), 상기 제2 내륜(1321)의 외주부에 대향되고 상기 제2 베어링(132) 삽입홈(G2)에 지지되는 제2 외륜(1322) 및 상기 제2 내륜(1321)과 상기 제2 외륜(1322) 사이에 개재되는 복수의 제2 볼(1323)을 포함할 수 있다.
상기 제2 베어링(132)은 상기 제2 내륜(1321)이 상기 고정축(1213)에 지지되어 고정되고, 상기 제2 외륜(1322)이 상기 제2 베어링(132) 삽입홈(G2)에 지지되어 상기 회전자(113)와 함께 회전되며, 상기 제2 볼(1323)이 상기 제2 내륜(1321)과 상기 제2 외륜(1322) 사이에서 회전됨으로써, 상기 회전자(113)의 하부를 상기 고정축(1213)에 대해 회전 가능하게 지지할 수 있다.
여기서, 본 실시예의 경우, 상기 팬(2)과 상기 회전자(113)의 회전 중심이 이동되지 않고 안정적으로 형성되도록, 상기 팬(2)과 상기 회전자(113)의 회전 중심은 상기 인버터 하우징(121)에 대해 고정되는 상기 고정축(1213)으로 형성되고, 상기 회전자(113)가 상기 베어링(131, 132)을 통해 상기 고정축(1213)에 대해 회전 가능하게 구비되며, 상기 팬(2)이 상기 회전자(113)의 회전자 코어(1131)에 체결될 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 고정축(1213), 상기 베어링(131, 132) 및 상기 회전자(113)가 동심을 이루도록, 상기 회전자 코어(1131)에 상기 제1 가이드 홈(1131e) 및 상기 제2 가이드 홈(1131f)이 형성되고, 상기 제1 회전자 커버(1132)에 상기 제1 가이드 돌기(1132a)가 형성되며, 상기 제2 회전자 커버(1133)에 상기 제2 가이드 돌기(1133a)가 형성되나, 각 가이드 돌기와 그에 대응되는 가이드 홈(1131e, 1131f)은 서로 반대측에 형성될 수 있다. 즉, 상기 회전자 코어(1131)에 제1 가이드 돌기(1132a) 및 제2 가이드 돌기(1133a)가 형성되고, 상기 제1 회전자 커버(1132)에 제1 가이드 홈(1131e)이 형성되며, 상기 제2 회전자 커버(1133)에 제2 가이드 홈(1131f)이 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 상기 모터(11)는 상기 인버터 하우징(121)의 외부공간(이하, 외부공간)에 노출될 수 있다. 이에 따라 상기 모터(11)의 절연 문제가 발생될 수 있다. 이를 고려하여 본 실시예의 경우, 상기 고정자 코일(1122)은 도 7에 도시된 바와 같이, BMC(Bulk Molding Compound)에 의해 몰딩됨으로써, 상기 고정자 코일(1122)이 상기 외부공간으로 노출되지 않을 수 있다.
상기 팬(2)은 상기 모터(11)를 기준으로 상기 인버터(12)의 반대측에서 상기 모터(11)(더욱 정확히는, 상기 제1 회전자 커버(1132))에 체결될 수 있다.
상기 팬(2)은 상기 모터(11)로 회전되는 허브(21) 및 상기 허브(21)의 외주면으로부터 돌출 형성되는 복수의 블레이드(22)를 포함할 수 있다.
상기 허브(21)에는 상기 팬 고정 볼트(Bf)가 관통하는 허브 관통홀(211)이 형성될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 쿨링장치의 작용효과에 대해 설명한다.
즉, 상기 모터(11)에 전원이 인가되면, 상기 회전자(113)가 상기 고정자(112)의 내부에서 회전될 수 있다.
이에 따라, 상기 회전자(113)에 체결된 상기 팬(2)이 회전될 수 있다.
이에 따라, 팬(2)에 의해 바람이 발생되고, 상기 바람은 냉각 대상(예를 들어, 차량의 열교환기) 측으로 송풍될 수 있다.
이에 따라, 상기 냉각 대상이 냉각될 수 있다.
한편, 상기 회전자(113) 및 상기 팬(2)의 회전은 상기 인버터(12)에 의해 제어될 수 있다.
이 과정에서, 상기 모터(11)와 상기 인버터(12)(더욱 정확히는, 상기 고정자(112), 상기 회전자(113) 및 상기 인버터 소자(122))에서 열이 발생될 수 있다.
따라서, 상기 모터(11)와 상기 인버터(12)가 원활히 냉각되지 않을 경우, 쿨링장치가 손상되고 쿨링장치의 작동이 정지될 수 있다.
이를 고려하여 본 실시예는, 모터(11)가 수용되는 종래의 모터 하우징(도 1의 111)을 삭제하고, 상기 모터(11)를 상기 인버터 하우징(121)의 외부에 체결함으로써, 상기 모터(11)를 상기 외부공간에 노출시킬 수 있다. 이에 의하여, 종래의 모터 하우징(도 1의 111)에 의한 단열효과가 발생되지 않으므로, 상기 고정자(112)와 상기 회전자(113)에서 발생되는 열이 용이하게 방열될 수 있다. 또한, 상기 팬(2)이 일으킨 바람이 직접 상기 고정자(112)와 상기 회전자(113)로 송풍되어 상기 고정자(112)와 상기 회전자(113)를 직접 냉각시킬 수 있다.
그리고, 상기 인버터 소자(122)에서 발생되는 열은 상기 인버터 하우징(121)을 통해 상기 외부공간으로 방열되는데, 종래의 모터 하우징(도 1의 111)이 삭제됨에 따라 상기 인버터 하우징 상판(1211)이 외부공간에 노출될 수 있다. 즉, 상기 외부공간에 대한 상기 인버터 하우징(121)의 방열면적이 증대될 수 있다. 이에 의하여, 상기 인버터 소자(122)에서 발생되는 열이 더욱 용이하게 방열될 수 있다. 또한, 상기 팬(2)이 일으킨 바람이 상기 인버터 하우징 상판(1211)으로도 송풍되므로, 상기 인버터(12)가 더욱 원활하게 냉각될 수 있다.
그리고, 상기 회전자(113)에 상기 날개부(1133b)가 구비됨으로써, 상기 인버터 하우징(121)의 상판으로 송풍되는 풍량이 더욱 증가될 수 있다. 이에 의하여, 상기 인버터(12)가 더욱 원활하게 냉각될 수 있다.
여기서, 상기 팬(2) 또는 상기 날개부(1133b)가 일으킨 바람이 상기 인버터 하우징(121)의 상판으로 송풍 가능하되 종래의 모터 하우징(도 1의 111)이 구비되는 경우, 상기 인버터 하우징(121)의 상판으로 송풍된 바람이 종래의 모터 하우징(도 1의 111)에 가로막혀 그 바람이 원활하게 흐르지 못하고, 이에 따라 상기 인버터(12)의 냉각이 원활히 이루어지지 못할 수 있다. 하지만, 본 실시예의 경우, 종래의 모터 하우징(도 1의 111)이 삭제됨에 따라, 상기 팬(2)과 상기 날개부(1133b)에서 발생된 바람이 원활하게 흐를 수 있고, 이에 따라 상기 인버터(12)의 냉각이 더욱 원활히 이루어질 수 있다.
한편, 쿨링장치의 크기와 중량이 종래의 모터 하우징(도 1의 111) 삭제에 의해 감소될 수 있다. 이에 의하여, 쿨링장치가 장착되는 차량의 레이아웃이 용이하게 구성될 수 있고, 차량 중량이 감소될 수 있으며, 차량 연비가 향상될 수 있다. 이러한 쿨링장치의 크기와 중량 감소에 따른 효과는, 최근 추세와 같이, 풍량 증대를 위해 모터(11)가 대형화될 경우 더욱 크게 발휘될 수 있다.
1: 구동유닛 2: 팬
11: 모터 12: 인버터
112: 고정자 113: 회전자
121: 인버터 하우징 122: 인버터 소자
131: 제1 베어링 132: 제2 베어링
1121: 고정자 코어 1121a: 고정자 고정부
1121b: 고정자 관통홀 1122: 고정자 코일
1131: 회전자 코어 1131a: 제1 환형홈부
1131b: 제2 환형홈부 1131e: 제1 가이드 홈
1131f: 제2 가이드 홈 1132: 제1 회전자 커버
1132a: 제1 가이드 돌기 1132b: 팬 고정 볼트 체결홈
1132c: 제1 회전자 커버의 내주면 1133: 제2 회전자 커버
1133a: 제2 가이드 돌기 1133b: 날개부
1133c: 제2 회전자 커버의 내주면 1211: 인버터 하우징 상판
1211a: 체결부 1211b: 고정자 고정 볼트 체결홈
1213: 고정축 G1: 제1 베어링 삽입홈
G2: 제2 베어링 삽입홈

Claims (15)

  1. 회전력을 발생시키는 모터(11); 및
    상기 모터(11)를 제어하는 인버터(12);를 포함하고,
    상기 인버터(12)는,
    내부공간과 외부공간을 구획하는 인버터 하우징(121); 및
    상기 인버터 하우징(121)의 내부공간에 구비되는 인버터 소자(122);를 포함하고,
    상기 모터(11)는,
    상기 인버터 하우징(121)의 외벽면에 체결되는 고정자(112); 및
    상기 고정자(112)의 내부에서 상기 고정자(112)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(113);를 포함하고,
    상기 고정자(112)는 상기 인버터 하우징(121)과 함께 외관을 형성하여, 상기 모터(11)가 상기 인버터 하우징(121)의 외부공간에 노출되는 것을 특징으로 하는 구동유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정자(112)는 고정자 코일(1122)이 권선되는 고정자 코어(1121)를 포함하고,
    상기 고정자 코어(1121)에는 상기 인버터 하우징(121)과 체결되는 고정자 고정부(1121a)가 형성되는 구동유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정자 고정부(1121a)에는 그 고정자 고정부(1121a)를 관통하는 고정자 관통홀(1121b)이 형성되고,
    상기 인버터 하우징(121)에는 상기 고정자 관통홀(1121b)을 관통하는 체결부재(Bs)가 체결되는 체결홈(1211b)이 형성되는 구동유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 고정자 고정부(1121a)는 상기 고정자 코어(1121)의 외주면으로부터 돌출 형성되는 구동유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 고정자 코일(1122)은 상기 인버터 하우징(121)의 외부공간과의 절연을 위해 몰딩되는 것을 특징으로 하는 구동유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 하우징(121)에는 그 인버터 하우징(121)에 대해 고정되고 상기 회전자(113)의 중심측에 삽입되는 고정축(1213)이 형성되고,
    상기 회전자(113)는 상기 고정축(1213)을 회전 중심으로 하여 회전되는 것을 특징으로 하는 구동유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정축(1213)와 상기 회전자(113) 사이에는 상기 회전자(113)를 상기 고정축(1213)에 대해 회전 가능하게 지지하는 베어링(131, 132)이 개재되는 구동유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전자(113)에는 상기 베어링(131, 132)이 삽입되는 베어링 삽입홈(G1, G2)이 형성되는 구동유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전자(113)는,
    환형으로 형성되고, 중심측에 상기 고정축(1213)이 삽입되는 회전자 코어(1131); 및
    환형으로 형성되고, 상기 회전자 코어(1131)의 선단면(1131c, 1131d)에 체결되는 회전자 커버(1132, 1133);를 포함하고,
    상기 베어링 삽입홈(G1, G2)은 상기 회전자 커버(1132, 1133)의 내주부와 상기 회전자 코어(1131)의 내주부로 형성되는 구동유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전자 코어(1131)에는 그 회전자 코어(1131)의 선단면(1131c, 1131d)으로부터 음각지고 그 회전자 코어(1131)의 내주면으로부터 음각진 환형홈부(1131a, 1131b)가 형성되고,
    상기 환형홈부(1131a, 1131b)의 내경은 그 환형홈부(1131a, 1131b)의 내주면이 상기 베어링(131, 132)의 외주면에 접촉되게 형성되고,
    상기 회전자 커버(1132, 1133)의 내경은 그 회전자 커버(1132, 1133)의 내주면이 상기 베어링(131, 132)의 외주면에 접촉되게 형성되는 구동유닛.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 회전자 코어(1131)와 상기 회전자 커버(1132, 1133) 중 어느 하나에는 상기 회전자 코어(1131)에 대한 상기 회전자 커버(1132, 1133)의 위치를 안내하는 가이드 돌기(1132a, 1133a)가 형성되고,
    상기 회전자 코어(1131)와 상기 회전자 커버(1132, 1133) 중 다른 하나에는 상기 가이드 돌기(1132a, 1133a)가 삽입되는 가이드 홈(1131a, 1131b)이 형성되며,
    상기 가이드 돌기(1132a, 1133a) 및 상기 가이드 홈(1131a, 1131b)은 상기 고정축(1213), 상기 베어링(131, 132) 및 상기 회전자(113)가 동심을 이루도록 형성되는 구동유닛.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 회전자(113)에서 상기 인버터 하우징(121)에 대향되는 부위에는 상기 인버터 하우징(121) 측으로 바람을 일으키는 날개부(1133b)가 형성되는 구동유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 날개부(1133b)는 상기 회전자(113)의 회전 중심을 기준으로 방사형으로 형성되는 구동유닛.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 구동유닛; 및
    상기 구동유닛으로 회전되는 팬(2);을 포함하고,
    상기 팬(2)은 상기 인버터 하우징(121)의 외부공간에서 상기 모터(11)를 기준으로 상기 인버터(12)의 반대측에 구비되고, 상기 모터(11)와 상기 인버터(12) 측으로 바람을 일으키는 것을 특징으로 하는 쿨링장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 회전자(113)에서 상기 팬(2)에 대향되는 부위에는 상기 팬(2)으로부터 연장되는 체결부재(Bf)가 체결되는 체결홈(1132b)이 형성되는 쿨링장치.
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