KR102400781B1 - 차량용 모터의 하우징 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에 설치되는 모터의 하우징 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 모터를 냉각시키기 위한 냉각파이프가 일체로 형성되는 차량용 모터의 하우징 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 차량용 모터의 하우징 제조방법은, 진공파이프와 냉각수파이프로 이루어지는 냉각파이프를 내부하우징에 맞춰 나선형태로 절곡시키는 단계; 상기 내부하우징에 상기 냉각파이프를 결합시키는 단계; 상기 내부하우징을 금형 내부에 안착시키는 단계; 상기 내부하우징 외측에 외부하우징을 다이캐스팅 성형하는 단계; 상기 진공파이프 내부에 열전달유체를 주입한 후 밀봉시키는 단계를 포함하고, 상기 진공파이프는 내측에 복수의 선형돌기가 돌출형성되고, 상기 선형돌기 사이에 윅홈이 형성되며, 상기 냉각수파이프는 외측에 상기 윅홈과 교차하는 형태로 나선홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 모터의 하우징 제조방법{Manufacturing method for housing of motor for vehicle}

본 발명은 차량에 설치되는 모터의 하우징 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 모터를 냉각시키기 위한 냉각파이프가 일체로 형성되는 차량용 모터의 하우징 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드차 또는 전기차의 주요 부품인 모터는 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 것으로, 하우징과 하우징에 장착된느 고정자(stator)와 고정자의 내부에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 삽입되는 회전자(rotor)를 포함한다.

한편, 모터는 작동과정에서 회전자 및 고정자에서 고온의 열이 발생하게 되는데, 이렇게 모터 안의 코일 온도가 높아지면 모터의 구동과 발전 효율이 급격히 저하될 뿐만 아니라 부품이 손상될 우려가 있고, 모터의 구동과 발전 효율이 급격히 저하됨에 따라 동력 손실이 발생되어 관련 응용 동력계의 효율을 떨어뜨리는 요인으로 작용한다. 때문에 이러한 문제를 방지하기 위하여 모터를 냉각시켜 모터의 높은 구동 토크와 발전효율을 유지할 수 있도록 하고 있다.

모터를 냉각시키기 위한 방법으로, 종래에는 인서트 사출방식으로 냉각배관이 매립된 모터하우징 냉각장치가 제안되었다. 그러나 모터하우징을 냉각배관과 함께 다이캐스팅 성형할 때 다이캐스팅 압력에 의하여 냉각배관이 압착되어 막히는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2019-0090561호(2019.08.02.)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모터의 냉각효과가 우수하면서 모터의 하우징을 다이캐스팅 성형할 때 금형 내부에서 다이캐스팅 압력에 대항하여 내부 유로가 막히지 않도록 유지할 수 있는 차량용 모터의 하우징 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 차량용 모터의 하우징 제조방법은, 진공파이프와 냉각수파이프로 이루어지는 냉각파이프를 내부하우징에 맞춰 나선형태로 절곡시키는 단계; 상기 내부하우징에 상기 냉각파이프를 결합시키는 단계; 상기 내부하우징을 금형 내부에 안착시키는 단계; 상기 내부하우징 외측에 외부하우징을 다이캐스팅 성형하는 단계; 상기 진공파이프 내부에 열전달유체를 주입한 후 밀봉시키는 단계를 포함하고, 상기 진공파이프는 내측에 복수의 선형돌기가 돌출형성되고, 상기 선형돌기 사이에 윅홈이 형성되며, 상기 냉각수파이프는 외측에 상기 윅홈과 교차하는 형태로 나선홈이 형성된다.

본 발명의 차량용 모터의 하우징 제조방법은 상기 냉각파이프를 절곡시키기 전에 상기 냉각수파이프 내부에 충전재를 충전하는 단계와, 상기 외부하우징을 다이캐스팅 성형한 후에 상기 냉각수파이프에서 상기 충전재를 제거하는 단계를 더 포함한다.

상기 열전달유체는 아세톤, 에테르, 알코올을 포함하는 혼합용매 100 중량부에 대하여 메틸벤조트리아졸 수용액 0.01 중량부 및 산화알루미늄 용액 0.002 중량부로 이루어지고, 상기 산화알루미늄 용액은 2~10nm 크기의 산화알루미늄을 에틸아세테이트에 분산시킨다.

상기 혼합용매는 아세톤 72 중량%, 에테르 16 중량%, 알코올 12 중량%로 이루어지고, 상기 메틸벤조트리아졸 수용액은 증류수 10 중량부에 대하여 메틸벤조트리아졸 1 중량부로 이루어지며, 상기 산화알루미늄 용액은 산화알루미늄 20 중량% 및 에틸아세테이트 80 중량%로 이루어진다.

본 발명에 따라 제작된 차량용 모터의 하우징은 진공파이프 내측에 복수의 선형돌기를 형성하고 선형돌기 사이에 윅홈을 형성함으로써, 외부하우징을 다이캐스팅 성형할 때 다이캐스팅 압력에 의해 열전달유체가 순환하는 유로가 막히는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 제작된 차량용 모터의 하우징은 진공파이프 내측에 직선형태의 윅홈이 형성되고 냉각수파이프 외측에 나선홈이 형성되어, 냉각수파이프 전체로 열전달유체의 이동 및 확산이 원활히 이루어짐으로써 모터의 냉각효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터의 하우징 내부에 설치되는 냉각파이프의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발며의 실시예에 따른 냉각파이프의 단면 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각파이프와 내부하우징의 결합상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각파이프 중 윅홈과 나선홈을 비교하기 위하여 진공파이프를 절단하여 나타낸 도면.

본 발명은 차량에 설치되는 모터의 하우징을 다이캐스팅 성형할 때 냉각파이프(110)가 금형 내부에 배치되어 모터 하우징과 일체로 제작된다.

먼저, 도 1 내지 도 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터의 하우징 내부에 일체로 설치되는 냉각파이프(110)는 진공파이프(10), 냉각수파이프(20) 및 편조윅(30)으로 이루어진다.

도 2에 도시된 바와 같이, 진공파이프(10)는 내측에 복수의 선형돌기(11)가 돌출형성된다. 선형돌기(11)는 진공파이프(10)의 길이방향을 따라 길게 형성된다. 또한, 진공파이프(10) 내측에는 복수의 윅홈(12)이 형성된다. 윅홈(12)은 선형돌기(11) 사이에 형성된다. 선형돌기(11)는 모터의 하우징을 다이캐스팅 성형할 때 금형 내부에서 다이캐스팅 압력에 대항하여 윅홈(12)이 막히는 것을 방지한다.

이러한 진공파이프(10)는 내부가 밀폐되고, 내부에 열전달유체가 수용된다. 열전달유체는 진공파이프(10) 내부에서 윅홈(12) 및 냉각수파이프(20)에 형성된 나선홈(21)을 따라 이동하면서 모터에서 발생하는 열을 냉각수로 전달한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수파이프(20)는 외측에 나선홈(21)이 형성된다. 그리고 냉각수파이프(20)는 진공파이프(10) 내부로 삽입되어 진공파이프(10)를 관통한다. 이에 따라 나선홈(21)은 진공파이프(10)에 형성된 윅홈(12)과 교차하는 형태가 된다. 이러한 냉각수파이프(20)에는 냉각수가 흐르면서 열전달유체로부터 모터에서 발생한 열을 전달받아 외부로 방출한다. 냉각수파이프(20)는 외측에 나선홈(21)이 형성됨으로써 표면적이 증가하여 열전달효과를 향상시킬 수 있고, 냉각수파이프(20) 전체로 열전달유체가 유동하거나 순환할 수 있는 공간을 확보할 수 있다.

편조윅(30)은 진공파이프(10)와 냉각수파이프(20) 사이에 배치되어 냉각수파이프(20)를 감싸게 된다. 즉 편조윅(30)은 열전달유체와 함께 진공파이프(10) 내부에 배치된다. 편조윅(30)은 각각이 모세관작용에 의해 열전달유체의 이동통로가 되는 가는 심지를 엮어 제작되며, 진공파이프(10) 내부에서 냉각수파이프(20)를 감싸는 형태로 배치된다. 이러한 편조윅(30)은 응축된 열전달유체의 이동통로 역할을 하면서 모터 하우징을 제작할 때 진공파이프(10)와 냉각수파이프(20) 사이에서 다이캐스팅 압력에 대항하여 진공파이프(10)의 내부 유로가 막히지 않도록 진공파이프(10)의 선형돌기(11)를 지지하는 역할도 한다.

모터 하우징을 다이캐스팅 성형할 때 금형 내부는 매우 높은 압력이 발생한다. 이때, 이러한 다이캐스팅 압력으로 인하여 일반적인 파이프는 압착되어 내부 유로가 막히게 된다. 이 경우 파이프 내부에서 유체의 흐름이 차단되거나 원활한 흐름이 불가능하여 열확산 및 열전달기능이 저하되고 냉각성능이 떨어지게 된다. 이러한 이유로 본 발명에서는 진공파이프(10) 내측에 선형돌기(11)를 형성하고 선형돌기(11) 사이에 윅홈(12)을 형성함으로써, 다이캐스팅 압력에 의해 진공파이프(10)가 압착될 때 선형돌기(11)가 진공파이프(10) 내부에 위치한 냉각수파이프(20)를 지지하여 열전달유체가 원활히 흐를 수 있도록 윅홈(12)이 막히지 않도록 유지할 수 있다.

한편, 본 발명의 냉각파이프(110)가 편조윅(30)을 포함할 경우, 선형돌기(11)는 편조윅(30)과 접촉하여 편조윅(30)을 지지하여 다이캐스팅 압력에 대항하게 되며, 편조윅(30)에 의해 진공파이프(10)와 냉각파이프(110) 사이에 공간이 확보될 수 있다.

진공파이프(10) 내부에 수용되는 열전달유체는 아세톤(acetone), 에테르(Ether), 알코올(alcohol)을 포함하는 혼합용매 100 중량부에 대하여 메틸벤조트리아졸 수용액 0.01 중량부 및 산화알루미늄 용액 0.002 중량부로 이루어진다.

혼합용매는 아세톤 72 중량%, 에테르 16 중량%, 알코올 12 중량%로 이루어진다.

메틸벤조트리아졸 수용액은 증류수 10 중량부에 대하여 메틸-1H-벤조트리아졸(Tolutriazole; C₇H₇N₃) 1 중량부로 이루어진다. 메틸벤조트리아졸 수용액은 냉각파이프(110)의 장기간 사용시 진공파이프(10) 및 냉각수파이프(20)의 부식을 방지한다.

산화알루미늄 용액은 산화알루미늄(Aluminium Oxide; Al₂O₃) 20 중량% 및 에틸아세테이트(Ethyl Acetate; C₄H₈O₂) 80 중량%로 이루어진다. 산화알루미늄 용액은 저온에서도 열확산이 안정적으로 이루어지도록 하여 열전달 및 모터 냉각 효율을 높여준다.

다음은 열전달유체의 제조방법에 대하여 설명한다. 먼저 아세톤, 에테르, 알코올을 혼합하여 혼합용매를 만든다. 그리고 80℃의 증류수에 메틸-1H-벤조트리아졸을 녹여 메틸벤조트리아졸 수용액을 만든다. 이후, 2~10nm 크기의 산화알루미늄을 에틸아세테이트에 분산시켜 산화알루미늄 용액을 만든다. 이와 같이 혼합용매, 메틸벤조트리아졸 수용액, 산화알루미늄 용액이 준비되면, 혼합용매 100kg에 메틸벤조트리아졸 수용액 10g과 산화알루미늄 용액 2g을 첨가하여 열전달유체를 완성할 수 있다.

이하, 본 발명의 차량용 모터의 냉각파이프(110)를 포함하는 차량용 모터 하우징 제조방법에 대하여 설명한다.

차량용 모터 하우징은 내부하우징(100)과 외부하우징(미도시)로 이루어지고, 외부하우징를 다이캐스팅 성형할 때 내부하우징(100)과 외부하우징 사이에 냉각파이프(110)를 삽입하여 일체로 제작한다.

먼저, 냉각파이프(110) 중 냉각수파이프(20) 내부에 충전재를 충전한다. 충전재는 냉각수파이프(20) 내부에 충전됨으로써, 외부하우징을 다이캐스팅 성형할 때 다이캐스팅 압력에 대항하여 냉각수가 흐르는 유로가 막히는 것을 방지한다.

본 발명의 실시예에서 충전재는 소금이나 세라믹, 샌드, 강구 등의 입자상물질이 될 수 있다. 소금은 냉각수파이프(20)의 재질인 알루미늄 보다 녹는점이 높고, 냉각수파이프(20) 내부에 충전되어 외부하우징의 다이캐스팅 압력에 대하여 냉각수파이프(20)를 지지할 수 있다. 그리고 소금은 수용성 물질로서 물에 의해 녹아 제거될 수 있다. 입자상 물질의 경우 알루미늄 보다 녹는점이 높은 재질이어야 하며, 입자상 물질을 충전한 후 별도의 마개로 냉각수파이프(20)의 양단을 막는다. 입자상 물질은 냉각수파이프(20) 내부에 충전되어 외부하우징의 다이캐스팅 압력에 대항하여 냉각수파이프(20)의 형태를 유지할 수 있다.

냉각수파이프(20) 내부에 충전재의 충전이 완료된 후 냉각파이프(110)를 내부하우징(100)에 맞춰 나선형태로 절곡시킨다.

도 3에 도시된 방와 같이, 나선형태로 절곡된 냉각파이프(110)와 내부하우징(100)를 결합시킨다.

냉각파이프(110)와 결합된 내부하우징(100)를 다이캐스팅 금형에 안착시킨 후 내부하우징(100) 외측에 외부하우징을 다이캐스팅 성형한다. 이에 따라 내부하우징(100), 냉각파이프(110) 및 외부하우징이 일체로 제작된다. 이때, 냉각파이프(110)의 양단은 외부하우징 외부로 노출되도록 한다.

상술한 바와 같이, 외부하우징을 다이캐스팅 성형할 때 금형 내부에는 높은 압력이 형성되고, 이러한 높은 압력에 의해 진공파이프(10)가 압착되어 열전달유체가 이동 및 확산할 수 있는 유로가 차단되지 않도록 선형돌기(11)와 윅홈(12)을 형성하였다. 즉 금형 내에서 냉각파이프(110)에 다이캐스팅 압력이 작용하여 냉각파이프(110)가 가압될 때, 선형돌기(11)가 편조윅(30)과 맞닿아 내부 유로가 막히지 않도록 지지한다.

또한, 냉각수파이프(20)에는 충전재가 충전되어 있으므로 다이캐스팅 압력에 의해 압착되어 냉각수가 흐르게 되는 내부 유로가 막하지 않고 유지된다.

이후, 냉각수파이프(20) 내의 충전재를 제거하고, 진공파이프(10)에 열전달유체를 주입한 후 진공파이프(10)를 밀봉시킨다. 전술한 바와 같이 충전재가 소금일 경우 물로 녹여 제거하고, 충전재가 입자상물질일 경우 마개를 열고 고압수나 고압의 공기로 냉각수파이프(20) 내부의 입자상물질을 제거할 수 있다.

전술한 바와 같은 차량용 모터의 냉각파이프(110)는 높은 다이캐스팅 압력에서도 선형돌기(11)에 의해 열전달유체가 흐르게 되는 진공파이프(10)의 내부 유로가 막히는 것을 방지하고, 진공파이프(10) 내부에서 윅홈(12)과 나선홈(21)에 의해 열전달유체의 이동 및 확산이 신속하고 원활히 이루어질 수 있도록 하였다. 이에 따라 모터의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터의 하우징은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 진공파이프,
11 : 선형돌기,
12 : 윅홈,
20 : 냉각수파이프,
21 : 나선홈,
30 : 편조윅
100 : 내부하우징,
110 : 냉각파이프,

Claims (4)

1. 진공파이프와 냉각수파이프로 구성되는 냉각파이프를 내부하우징에 맞춰 나선형태로 절곡시키는 단계;
   상기 내부하우징에 상기 냉각파이프를 결합시키는 단계;
   상기 내부하우징을 금형 내부에 안착시키는 단계;
   상기 내부하우징 외측에 외부하우징을 다이캐스팅 성형하는 단계;
   상기 진공파이프 내부에 열전달유체를 주입한 후 밀봉시키는 단계를 포함하고,
   상기 진공파이프는 내측에 복수의 선형돌기가 돌출형성되고, 상기 선형돌기 사이에 윅홈이 형성되며,
   상기 냉각수파이프는 상기 진공파이프 내부로 삽입되고, 외측에 상기 윅홈과 교차하는 형태로 나선홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 모터의 하우징 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각파이프를 절곡시키기 전에 상기 냉각수파이프 내부에 충전재를 충전하는 단계와,
   상기 외부하우징을 다이캐스팅 성형한 후에 상기 냉각수파이프에서 상기 충전재를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터의 하우징 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전달유체는 아세톤, 에테르, 알코올을 포함하는 혼합용매 100 중량부에 대하여 메틸벤조트리아졸 수용액 0.01 중량부 및 산화알루미늄 용액 0.002 중량부로 이루어지고,
   상기 산화알루미늄 용액은 2~10nm 크기의 산화알루미늄을 에틸아세테이트에 분산시킨 것을 특징으로 하는 차량용 모터의 하우징 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 혼합용매는 아세톤 72 중량%, 에테르 16 중량%, 알코올 12 중량%를 혼합하여 이루어지고,
   상기 메틸벤조트리아졸 수용액은 80℃의 증류수 10 중량부에 대하여 메틸-1H-벤조트리아졸 1 중량부를 녹여 만들고,
   상기 산화알루미늄 용액은 산화알루미늄 20 중량% 및 에틸아세테이트 80 중량%로 이루어지고,
   상기 혼합용매 100kg에 메틸벤조트리아졸 수용액 10g과 산화알루미늄 용액 2g을 첨가하여 상기 열전달유체를 만드는 것을 특징으로 하는 차량용 모터의 하우징 제조방법.

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