KR102400801B1 - 전동 과급기 - Google Patents

전동 과급기 Download PDF

Info

Publication number
KR102400801B1
KR102400801B1 KR1020170002452A KR20170002452A KR102400801B1 KR 102400801 B1 KR102400801 B1 KR 102400801B1 KR 1020170002452 A KR1020170002452 A KR 1020170002452A KR 20170002452 A KR20170002452 A KR 20170002452A KR 102400801 B1 KR102400801 B1 KR 102400801B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
housing
motor
controller
electric supercharger
cooling passage
Prior art date
Application number
KR1020170002452A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180081336A (ko
Inventor
임차유
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
Priority to KR1020170002452A priority Critical patent/KR102400801B1/ko
Publication of KR20180081336A publication Critical patent/KR20180081336A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102400801B1 publication Critical patent/KR102400801B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/005—Cooling of pump drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/28—Component parts, details or accessories of crankcase pumps, not provided for in, or of interest apart from, subgroups F02B33/02 - F02B33/26
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

본 발명은 냉각 구조가 개선되어 모터 고정자와 베어링 및 컨트롤러를 동시에 효율적으로 냉각 가능함으로써 성능 향상과 내구성 확보가 가능한 전동 과급기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 볼류트(volute) 하우징과, 상기 볼류트 하우징의 내부에 장착되어 공기를 압축하는 임펠러(impeller)와, 상기 볼류트 하우징의 일단에 결합되며, 상기 임펠러를 구동시키는 모터가 내부에 장착되는 모터 하우징과, 상기 모터 하우징의 일단에 결합되며, 상기 모터를 제어하기 위한 컨트롤러가 내부에 장착되는 컨트롤러 하우징 및 상기 컨트롤러 하우징으로부터 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 모터 하우징까지 형성되는 냉각 유로를 포함하는 전동 과급기를 제공한다.

Description

전동 과급기{ELECTRIC CENTRIFUGAL COMPRESSOR}
본 발명은 전동 과급기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각 구조가 개선되어 모터 고정자와 베어링 및 컨트롤러를 동시에 효율적으로 냉각 가능함으로써 성능 향상과 내구성 확보가 가능한 전동 과급기에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진의 성능을 높이기 위해 내연기관에 과급 시스템이 사용되며, 특히 엔진의 다운사이징 시 사이즈 대비 성능을 높이기 위하여 과급 시스템을 이용하는 추세이다.
과급기는 내연기관에서 엔진에 과급을 시켜주는 압축기로, 크게 2종류로 분류될 수 있는데, 배기가스의 내부 에너지를 이용해 터빈을 회전시키고, 그 회전력을 이용하여 엔진으로 압축공기를 보내는 터보차저(turbocharger)와, 엔진에 의해 기계적으로 구동되는 슈퍼차저(supercharger)가 그것이다.
상기의 터보차저는 높은 출력상승과 비교적 저렴하다는 장점이 있으나, 열에 취약하여 낮은 내구성을 갖으며, 배기가스에 의해 구동됨으로써 터보랙이 발생된다는 단점이 있다.
이에 따라, 터보랙 저감을 위해 전동식 슈퍼차저가 적용될 수 있으며, 주행거리 연장을 위해 전동식 슈퍼차저만 사용하는 경우도 있다.
전동식 슈퍼차저는 크게 흡입된 공기를 압축하여 공급하는 압축부, 엔진에 의해 상기 압축부를 구동하는 모터부 및 상기 모터부를 제어하는 컨트롤러부로 나뉠 수 있다. 여기서, 압축 공기를 생성하기 위해서는 모터가 고속으로 구동되고, 이로 인해 회전 샤프트의 고속 회전 시 이를 지지하는 베어링이 과열되므로 모터 과열에 의한 고장발생 방지와 베어링의 내구성 향상을 위해서는 이를 적절히 냉각시키기 위한 냉각 수단이 구비되어야 한다.
하지만, 종래에는 모터의 고정자 부분에만 냉각수를 이용하여 냉각을 시켜, 로터와 회전축을 지지하는 베어링의 냉각이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 상기의 컨트롤러부도 모터부를 제어하면서 파워소자가 가열되므로 자체의 냉각 수단을 구비하고 있다. 종래에는, 컨트롤러 냉각을 위해 메탈 PCB로 이루어지는 케이스를 사용하며, 주요 방열소자를 케이스에 부착시켜 상기 케이스에 열을 전달함으로써 냉각시키고 있다.
하지만, 상기의 메탈 PCB는 가격이 비싸고, 냉각 성능이 떨어지며, 특히 방열소자에서 발생되는 열을 케이스에 열전달만으로 냉각시키기에는 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉각 구조가 개선되어 모터 고정자와 베어링 및 컨트롤러를 동시에 효율적으로 냉각 가능함으로써 성능 향상과 내구성 확보가 가능한 전동 과급기를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 과열부품에 인접하게 냉각수가 유동되는 냉각 유로를 형성할 수 있다.
여기서, 과열부품은 모터(고정자 및 회전자), 베어링 및 컨트롤러의 발열 소자(mosfet, 인버터 내 축전소자 등)일 수 있으며, 냉각 유로가 모터 하우징과 컨트롤러 하우징에 모두 구비되어 외부에서 유입되는 냉각수가 상기 냉각 유로를 지남으로써 모터의 고정자, 베어링 및 컨트롤러가 동시에 냉각되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 컨트롤러 하우징은 뜨거운 압축공기가 유입되지 않도록 막혀있는 구조를 이룰 수 있다.
또한, 본 발명은 회전자의 영구자석을 고정하기 위해 탄소 섬유(Carbon Fiber)를 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 구동 제어부(컨트롤러)의 복수의 발열 소자와 접촉하여 배치되는 방열판과, 상기 복수의 발열 소자 또는 상기 방열판과 인접하게 배치되는 냉각 유로를 포함함으로써, 구동 제어부를 2중 냉각하는 구조를 이룰 수 있다.
구체적으로, 상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 볼류트(volute) 하우징과, 상기 볼류트 하우징의 내부에 장착되어 공기를 압축하는 임펠러(impeller)와, 상기 볼류트 하우징의 일단에 결합되며, 상기 임펠러를 구동시키는 모터가 내부에 장착되는 모터 하우징과, 상기 모터 하우징의 일단에 결합되며, 상기 모터를 제어하기 위한 컨트롤러가 내부에 장착되는 컨트롤러 하우징 및 상기 컨트롤러 하우징으로부터 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 모터 하우징까지 형성되는 냉각 유로를 포함하는 전동 과급기를 제공한다.
상기 냉각 유로는 상기 컨트롤러 하우징에서 컨트롤러의 발열소자 근처에 형성될 수 있다.
상기 냉각 유로는 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 적어도 한 번 이상 감겨 형성될 수 있다.
상기 냉각 유로는 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 나선형(spiral)으로 감겨 형성될 수 있다.
상기 냉각 유로는 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 감겨 나란하게 형성되는 복수의 원형 유로와 인접하는 원형 유로를 연통하는 복수의 연결 유로로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 원형 유로와 복수의 연결 유로는 모두 연통되어 단일의 유로를 형성할 수 있다.
또한, 상기 모터는 상기 모터 하우징을 관통하며 제1 베어링 및 제2 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전축을 포함하되, 상기 컨트롤러 하우징이 결합되는 측에 위치하는 상기 제2 베어링은 상기 냉각 유로를 지나는 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.
또한, 상기 모터 하우징과 상기 컨트롤러 하우징 사이에 설치되는 격벽을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러 하우징 또는 상기 컨트롤러 하우징 내의 회로 기판과 상기 컨트롤러의 발열소자 사이에 배치되는 방열패드(Gap filler)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터는, 상기 모터 하우징을 관통하며 회전 가능하게 지지되는 회전축 및 상기 회전축의 원주 방향을 따라 장착되는 복수의 영구자석과 상기 영구자석을 둘러싸며 고정하는 고정 부재를 포함하는 회전자를 포함하되, 상기 고정 부재는 탄소 섬유(Carbon Fiber)로 형성될 수 있다.
이때, 상기 고정 부재는 상기 회전축의 원주 방향으로 감겨 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 흡입 공기를 압축하여 토출하는 압축부와, 상기 압축부를 전기적으로 구동시키는 구동부와, 상기 구동부를 제어하기 위해 복수의 소자를 포함하는 구동제어부 및 상기 복수의 소자와 인접하게 배치되는 냉각 유로를 포함하는 전동 과급기를 제공한다.
또한, 상기 구동제어부는 상기 복수의 소자와 접촉하여 방열하는 방열판을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각 유로는 상기 방열판에 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 전동 과급기에 따르면, 냉각 유로가 상기 컨트롤러 하우징으로부터 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 모터 하우징까지 형성됨으로써, 냉각수를 이용하여 모터의 고정자와 컨트롤러의 발열 소자를 냉각시켜 성능을 향상시키고 내구성을 확보할 수 있다. 즉, 모터의 고속 구동 시 과열에 의한 고장 발생을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 회전축을 회전 가능하게 지지하는 후방 베어링을 동시에 냉각 가능함으로써 베어링의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 모터 하우징과 컨트롤러 하우징 사이에 격벽이 설치됨으로써, 상기 컨트롤러 하우징의 내부로 뜨거운 압축공기가 유입되지 않으며 냉각 효율이 높아진다.
또한, 상기 컨트롤러 하우징 또는 상기 컨트롤러 하우징 내의 회로 기판과 상기 컨트롤러의 발열소자 사이에 방열패드(Gap filler)가 배치됨으로써, 방열 성능을 높이고 절연시킬 수 있다.
더욱이, 회전자의 영구자석을 고정하는 고정 부재가 steel 대신에 탄소 섬유(carbon fiber)로 이루어짐으로써 무게 저감 및 강성 향상이 가능하며, 이에 따라 급가속 성능이 향상되고 제작 기법이 단순해지며 가격을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 구동 제어부(컨트롤러)의 복수의 발열 소자와 접촉하여 배치되는 방열판과, 상기 복수의 발열 소자 또는 상기 방열판과 인접하게 배치되는 냉각 유로를 포함함으로써, 2중 냉각하는 구조를 이룰 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동 과급기의 단면도.
도 2는 도 1에 따른 전동 과급기의 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전동 과급기의 사시도.
이하, 본 발명의 전동 과급기에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동 과급기의 단면도이며, 도 2는 도 1에 따른 전동 과급기의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전동 과급기의 사시도이다.
이하에서는, 엔진에 의해 기계적으로 구동되는 슈퍼차저(supercharger)를 기준으로 설명하도록 한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 전동 과급기에 폭넓게 적용될 수 있다.
도 1 및 2를 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동 과급기를 살펴보면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동 과급기는 크게 볼류트 하우징(100), 임펠러(200), 모터(300), 모터 하우징(400), 컨트롤러 하우징(500) 및 냉각 유로(600)를 포함하여 이루어질 수 있다.
먼저, 상기 볼류트 하우징(100)은 축 방향으로 공기가 유입되는 공기 유입구(110)가 형성되며, 반경 방향으로 공기가 배출되는 공기 배출구(120)가 형성되고, 상기 공기 유입구(110)와 공기 배출구(120)를 연결하여 공기가 이동되는 공기 유로(130)가 상기 볼류트 하우징(100) 내부의 원주 방향을 따라 스크롤 형태로 형성된다.
상기 볼류트 하우징(100)의 내부에는 임펠러(200)가 회전 가능하게 장착되며, 상기 임펠러(200)는 상기 공기 유입구(110)를 통해 유입된 공기를 압축하게 된다.
이에 따라, 상기 공기 유입구(110)를 통해 볼류트 하우징(100)의 내부로 유입된 공기는 고속으로 회전하는 상기 임펠러(200)를 통해 압축되어, 상기 공기 유로(130)를 따라 이송된 후 상기 공기 배출구(120)를 통해 외부로 배출되는 것이다.
상기 볼류트 하우징(100)의 일단에는 모터 하우징(400)이 결합되며, 상기 모터 하우징(400)의 내부에는 상기 임펠러(200)를 구동시키는 모터(300)가 장착된다.
이하, 상기 볼류트 하우징(100) 측을 전단, 상기 모터 하우징(400) 측을 후단으로 정의하여 설명하도록 한다.
이때, 상기 모터 하우징(400)은 내부에 상기 모터(300)를 장착하기 위한 공간인 모터 수용부(410)를 형성하고, 상기 모터 하우징(400)의 후단에는 후술할 컨트롤러 하우징(500)이 결합되며, 전단 중앙에는 중공이 형성된다.
상기 모터(300)는 구체적으로, 상기 모터 수용부(410)의 내주면에 인접하게 설치되는 고정자(310)와, 상기 고정자(310)를 관통하도록 설치되고 그 선단부에 상기 임펠러(200)가 결합되는 회전축(320)과, 상기 회전축(320)의 외주면에 설치되어 상기 고정자(310)와 일정 간격 이격되어 위치되는 회전자(330)로 구성될 수 있다.
상기 고정자(310)에 권선된 코일(311)에 전원이 인가되면 자기력에 의해 상기 회전자(330)와 함께 회전축(320)이 회전하게 되며, 이에 따라 상기 회전축(320)에 연결된 임펠러(200)가 회전하게 된다.
또한, 상기 모터 하우징(400)의 후단에는 컨트롤러 하우징(500)이 결합되며, 상기 컨트롤러 하우징(500)의 내부에는 상기 모터(300)를 제어하기 위한 컨트롤러가 배치된다. 이때, 상기 컨트롤러는 인버터 모듈일 수 있다.
구체적으로, 상기 컨트롤러 하우징(500)의 내부에는 회로 기판(510), 즉 PCB 기판이 설치될 수 있으며, 상기 회로 기판(510)에는 다양한 소자들이 탑재되어 컨트롤러를 형성할 수 있다.
이때, 상기 컨트롤러 하우징(500) 또는 상기 컨트롤러 하우징 내의 회로 기판(510)과 상기 컨트롤러의 발열 소자(520) 사이에는 방열 패드(530; Gap filler)가 배치될 수 있다. 상기 방열 패드(530)는 효과적인 방열을 위해 금속재질로 형성될 수 있다.
본 일 실시 예에서는, 상기 회로 기판(510)과 발열 소자(520) 사이에 방열 패드(530)가 부착되고 있으며, 이에 따라 방열 성능을 높이고 절연시킬 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이 상기 컨트롤러의 발열 소자(520) 근처에는 냉각 유로가 형성됨에 따라 상기 컨트롤러를 2중 냉각하는 구조를 이룰 수 있다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 방열 패드는 생략 가능하고, 상기 컨트롤러 하우징(500) 또는 상기 회로 기판(510) 자체가 방열판의 역할을 하도록 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 냉각 유로(600)에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
상기 냉각 유로(600)는 상기 컨트롤러 하우징(500)으로부터 상기 모터 하우징(400)의 둘레를 따라 모터 하우징(400)까지 형성되는 것으로, 이에 따라 냉각수를 이용하여 상기 모터의 고정자(310)와, 후술할 베어링 및 컨트롤러를 동시에 냉각시켜 성능을 향상시키고 내구성을 확보할 수 있다.
이때, 상기 모터 하우징(400)과 컨트롤러 하우징(500)은 상기 냉각 유로(600) 내부를 유동하는 냉각수를 이용하여 충분한 냉각 성능을 확보하기 위하여 열전도율이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 모터 하우징(400)과 컨트롤러 하우징(500)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각 유로(600)는 내부에 냉각수가 유동되는 공간으로서 열전도율이 높으며, 내부식성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 냉각 유로(600)는 스테인레스, 동 및 동합금 등으로 형성될 수 있다.
상기 냉각 유로(600)의 일단은 상기 컨트롤러 하우징(500)의 외면에 내부 유로로 관통할 수 있도록 형성되되, 상기 일단에는 상기 컨트롤러 하우징(500)에 결합되는 제1 포트(610)가 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1 포트(610)는 상기 컨트롤러 하우징(500)과 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각 유로(600)의 타단은 상기 모터 하우징(400)의 외면에 내부 유로로 관통할 수 있도록 형성되되, 상기 타단에는 상기 모터 하우징(400)에 결합되는 제2 포트(620)가 연결될 수 있다.
이때, 상기 제2 포트(620)는 상기 모터 하우징(400)과 일체로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 포트(610)를 통해 냉각수가 외부에서 상기 냉각 유로(600)의 내로 유입될 수 있고, 상기 냉각 유로(600)를 지난 냉각수는 상기 제2 포트(620)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제2 포트(620)를 통해 냉각수가 유입되고, 상기 제1 포트(610)를 통해 냉각수가 배출되어도 무관하다.
다음으로, 상기 냉각 유로(600)의 구체적인 위치, 형상 구조를 살펴보면, 상기 냉각 유로(600)는 상기 컨트롤러 하우징(500)에서 상기 컨트롤러의 발열 소자(520) 근처에 형성되며, 이는 상기 컨트롤러의 발열 소자를 중심적으로 냉각시키기 위함이다.
예를 들어, 상기 컨트롤러 하우징(500)의 외면에서 하우징 내부의 발열 소자(520) 근처를 지나 바로 상기 모터 하우징(400)으로 넘어가도록 형성되거나, 상기 컨트롤러 하우징(500)의 외면에서 하우징 내부의 원주 방향, 즉 둘레를 따라 한 번 이상 감긴 후 상기 모터 하우징(400)으로 넘어가도록 형성될 수 있다.
본 일 실시 예에서, 상기 냉각 유로(600)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 컨트롤러 하우징(500)의 하단으로부터 컨트롤러의 발열 소자(520), 예를 들어 인버터 모듈의 축전기(capacitor)를 지나 상기 모터 하우징(400) 측으로 넘어가도록 형성된다.
다음, 상기 컨트롤러 하우징(500) 측에서 넘어온 상기 냉각 유로(600)는 상기 모터 하우징(400)의 원주 방향, 즉 둘레를 따라 적어도 한 번 이상 감겨 형성될 수 있다. 이는, 상기 모터의 고정자(310)를 효율적으로 냉각시키기 위함이다.
본 일 실시 예에 따르면, 상기 냉각 유로(600)는 상기 모터 하우징(400)의 둘레를 따라 나선형(spiral)으로 감겨 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 컨트롤러 하우징(500)으로부터 넘어온 냉각 유로(600)가 상기 모터 하우징(400)의 둘레를 따라 나선형으로 3번 감긴 후 상기 제2 포트(620)와 연결되고 있다. 도 2에는 상기 냉각 유로(600) 내의 냉각수 유동 흐름이 개략적으로 도시되어 있다.
이와 같이 상기 나선형의 냉각 유로(600)는 단일 유로를 갖되, 상기 모터 하우징(400)의 둘레를 감싸도록 형성된 예로서, 냉각수의 흐름을 원활히 할 수 있으며, 상기 모터 고정자(310)와의 열전달 면적을 최대화할 수 있어 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 상기 냉각 유로(1600)는 상기 모터 하우징(400)의 둘레를 따라 감겨 나란하게 형성되는 복수의 원형 유로와 인접하는 원형 유로를 연통하는 복수의 연결 유로로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 복수의 원형 유로와 복수의 연결 유로는 모두 연통되어 단일의 유로를 형성할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 냉각 유로(1600)는 상기 컨트롤러 하우징(500)으로부터 넘어온 유로가 상기 모터 하우징(400)의 둘레를 따라 한번 감기고, 다음 상기 하우징(400)의 길이 방향의 후단으로 연장되어 상기 하우징(400)의 둘레를 따라 반대로 한번 감기게 되며, 다시 상기 하우징(400)의 길이 방향의 후단으로 연장되어 상기 하우징(400)의 둘레를 따라 반대로 한번 감겨, 총 3번 감긴 후 상기 제2 포트(620)와 연결되고 있다.
도 3에는 상기 냉각 유로(1600) 내의 냉각수 유동 흐름이 개략적으로 도시되어 있다.
이에 따라, 상기의 나선형의 냉각 유로(600)와 마찬가지로 상기 모터 고정자(310)와의 열전달 면적을 최대화할 수 있어 동일한 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이 모터의 냉각 유로와 컨트롤러의 냉각 유로가 1 path로 형성됨으로써, 한 번의 냉각수 유입 및 배출만으로 모터와 컨트롤러의 냉각이 모두 가능하다. 이에 따라, 모터의 고속 구동 시 과열에 의한 고장 발생을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 상기 모터의 회전축(320)은 상기 모터 하우징(400)을 관통하며 제1 베어링(340) 및 제2 베어링(350)에 의해 회전 가능하게 지지되되, 상기 제1 베어링(340)은 상기 임펠러(200)가 연결된 상기 회전축(320)의 전방 일측에 형성되며, 상기 제2 베어링(350)은 상기 컨트롤러 하우징(500)이 연결되는 상기 회전축(320)의 후방 일측에 형성된다.
이때, 상기 냉각 유로(600, 1600)는 상기 컨트롤러 하우징(500)으로부터 상기 모터 하우징(400)까지 형성되기 때문에 상기 제2 베어링(350)을 지나게 되어, 상기 제2 베어링(350) 또한 모터 및 컨트롤러와 함께 동시에 냉각될 수 있다. 이에 따라, 베어링의 수명이 향상될 수 있으며, 내구성이 증대된다.
또한, 상기 모터 하우징(400)과 상기 컨트롤러 하우징(500) 사이에는 격벽(700)이 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 컨트롤러 하우징(500)은 밀폐되어 뜨거운 압축공기가 상기 컨트롤러 하우징(500)의 내부로 유입되지 않으며 냉각 효율이 높아질 수 있다. 본 일 실시 예에서 상기 격벽(700)은 상기 회전축(320)의 후단과 컨트롤러 하우징(500) 사이에 삽입되어 상기 컨트롤러 하우징(500)으로 공기가 유입될 수 있는 틈을 씰링(sealing)하고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 격벽은 상기 컨트롤러 하우징과 일체로 형성될 수도 있고, 상기 격벽은 생략 가능하다.
더욱이, 상기 모터의 회전자(330)는 상기 회전축(320)의 원주 방향을 따라 장착되는 복수의 영구자석(332)과 상기 영구자석(332)을 둘러싸며 이를 고정하는 고정 부재(334)를 포함하여 이루어지되, 상기 고정 부재(334)는 탄소 섬유(Carbon Fiber)로 형성될 수 있다.
종래에는, 영구자석을 고정하기 위한 고정 부재로 steel(혹은 inconel)을 사용하였으며, 이는 유연성이 없어 우선 고정 부재를 튜브 형상으로 가공한 후 영구 자석을 배치한 회전축에 튜브 형상의 고정 부재를 회전축의 길이방향을 따라 억지로 끼워넣어야 했다.
하지만, 종래 steel(혹은 inconel)로 형성되는 고정 부재는 길이 방향으로의 강성이 약하여 이와 같이 억지로 끼워넣는 과정에서 고정 부재가 파손되는 문제점이 발생하였다.
이에 따라, 본 발명의 상기 고정 부재(334)는 유연성을 갖는 탄소 섬유로 형성될 수 있으며, 별도로 상기 고정 부재(334)를 튜브 형상으로 가공하여 상기 회전축(320)의 길이 방향을 따라 끼워넣을 필요 없이 상기 영구 자석(332)이 배치된 회전축(320)의 원주 방향으로 상기 고정 부재(334)를 감아 경화시킴으로써 고정할 수 있다.
따라서, 상기 고정 부재(334), 즉 상기 회전자(330)의 무게가 저감되고 강성이 향상될 뿐만 아니라, 제작 기법이 단순해지며 상기 고정 부재(334)가 파손될 염려 없이 용이하게 설치가 가능하고, 가격을 저감할 수 있다.
또한, 상기 회전자(330)의 관성 모멘트(inertia moment)를 저감시킬 수 있어 전동 과급기의 급가속 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 전동 과급기는 흡입 공기를 압축하여 토출하는 압축부와, 상기 압축부를 전기적으로 구동시키는 구동부와, 상기 구동부를 제어하기 위해 복수의 소자를 포함하는 구동제어부 및 상기 복수의 소자와 인접하게 배치되는 냉각 유로를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 압축부는 상술한 바와 같이 볼류트 하우징과 임펠러로 이루어질 수 있으며, 상기 구동부는 모터 하우징과 모터로 이루어질 수 있고, 상기 구동제어부는 컨트롤러 하우징과 컨트롤러로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 구동제어부는 상기 복수의 소자, 즉 발열 소자와 접촉하여 방열하는 방열판을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 방열판은 상기 구동제어부의 컨트롤러 하우징 또는 회로 기판(PCB 기판) 자체가 방열판의 역할을 하도록 형성될 수 있으며, 또는 상술한 방열 패드(Gap filler)와 같이 상기 구동제어부의 컨트롤러 하우징 또는 회로 기판과 발열 소자 사이에 삽입되는 별도의 방열판으로 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 냉각 유로는 상기 방열판에 인접하게 배치됨에 따라, 상기 방열판과 함께 상기 구동제어부를 2중 냉각하는 구조를 이룰 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 볼류트 하우징 110: 공기 유입구
120: 공기 배출구 130: 공기 유로
200: 임펠러 300: 모터
310: 고정자 311: 코일
320: 회전축 330: 회전자
332: 영구자석 334: 고정 부재
340: 제1 베어링 350: 제2 베어링
400: 모터 하우징 410: 모터 수용부
500: 컨트롤러 하우징 510: 회로 기판
520: 발열 소자 530: 방열패드
600, 1600: 냉각 유로 610: 제1 포트
620: 제2 포트 700: 격벽

Claims (14)

  1. 볼류트(volute) 하우징;
    상기 볼류트 하우징의 내부에 장착되어 공기를 압축하는 임펠러(impeller);
    상기 볼류트 하우징의 일단에 결합되며, 상기 임펠러를 구동시키는 모터가 내부에 장착되는 모터 하우징;
    상기 모터 하우징의 일단에 결합되며, 상기 모터를 제어하기 위한 컨트롤러가 내부에 장착되는 컨트롤러 하우징; 및
    상기 컨트롤러 하우징으로부터 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 모터 하우징까지 형성되는 냉각 유로;를 포함하며,
    상기 냉각 유로는 상기 컨트롤러 하우징에서 컨트롤러의 발열소자 근처에 형성되고,
    상기 냉각 유로는 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 적어도 한 번 이상 감겨 형성되며,
    상기 모터는, 상기 모터 하우징을 관통하며 제1 베어링 및 제2 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전축;을 포함하고,
    상기 냉각 유로는 단일 유로로 이루어지며, 상기 모터의 고정자, 상기 컨트롤러 하우징이 결합되는 측에 위치하는 상기 제2 베어링 및 상기 발열소자는 상기 냉각 유로를 지나는 냉각수에 의해 동시에 냉각되는 것을 특징으로 하는, 전동 과급기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 유로는 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 나선형(spiral)으로 감겨 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 과급기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 유로는 상기 모터 하우징의 둘레를 따라 감겨 나란하게 형성되는 복수의 원형 유로와 인접하는 원형 유로를 연통하는 복수의 연결 유로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동 과급기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 원형 유로와 복수의 연결 유로는 모두 연통되는 것을 특징으로 하는 전동 과급기.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모터 하우징과 상기 컨트롤러 하우징 사이에 설치되는 격벽;
    을 더 포함하는 전동 과급기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러 하우징 또는 상기 컨트롤러 하우징 내의 회로 기판과 상기 컨트롤러의 발열소자 사이에 배치되는 방열패드(Gap filler);
    를 더 포함하는 전동 과급기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모터는, 상기 회전축의 원주 방향을 따라 장착되는 복수의 영구자석과 상기 영구자석을 둘러싸며 고정하는 고정 부재를 포함하는 회전자;를 더 포함하되,
    상기 고정 부재는 탄소 섬유(Carbon Fiber)로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 과급기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고정 부재는 상기 회전축의 원주 방향으로 감겨 설치되는 것을 특징으로 하는 전동 과급기.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발열소자와 접촉하여 방열하는 방열판;
    을 더 포함하는 전동 과급기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 냉각 유로는 상기 방열판에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전동 과급기.
KR1020170002452A 2017-01-06 2017-01-06 전동 과급기 KR102400801B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170002452A KR102400801B1 (ko) 2017-01-06 2017-01-06 전동 과급기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170002452A KR102400801B1 (ko) 2017-01-06 2017-01-06 전동 과급기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180081336A KR20180081336A (ko) 2018-07-16
KR102400801B1 true KR102400801B1 (ko) 2022-05-24

Family

ID=63048064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170002452A KR102400801B1 (ko) 2017-01-06 2017-01-06 전동 과급기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102400801B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101969789B1 (ko) * 2018-12-13 2019-04-17 (주)계양정밀 무급유 베어링이 구비된 전동 과급기
KR102445836B1 (ko) * 2020-11-18 2022-09-23 명화공업주식회사 제어기 일체형 수소재순환블로워
CN115257328A (zh) * 2022-08-10 2022-11-01 上海盘毂动力科技股份有限公司 一种电驱动系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003153552A (ja) * 2001-11-07 2003-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータ回路の配設構造と配設方法及び圧縮機
KR100840306B1 (ko) * 2007-11-02 2008-06-20 한국기계연구원 모터용 회전자
JP2015090071A (ja) * 2013-11-04 2015-05-11 株式会社デンソー 冷媒用電動圧縮機

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101438091B1 (ko) * 2007-12-26 2014-09-05 한라비스테온공조 주식회사 연료전지차량용 컨트롤박스부착 공기블로워
KR101784675B1 (ko) * 2011-11-24 2017-10-12 한온시스템 주식회사 연료전지 차량용 공기 블로워

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003153552A (ja) * 2001-11-07 2003-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータ回路の配設構造と配設方法及び圧縮機
KR100840306B1 (ko) * 2007-11-02 2008-06-20 한국기계연구원 모터용 회전자
JP2015090071A (ja) * 2013-11-04 2015-05-11 株式会社デンソー 冷媒用電動圧縮機

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180081336A (ko) 2018-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8157544B2 (en) Motor driven supercharger with motor/generator cooling efficacy
US10364761B2 (en) Turbocharger
KR101324226B1 (ko) 유체 과급 장치
US9812920B2 (en) Air-cooled electric machine and method of assembling the same
JP5542977B1 (ja) 回転電機
JP5382316B2 (ja) 電動アシスト過給機の冷却構造
US8125110B2 (en) Two-stage cooling fan for an electric generator
US20080219838A1 (en) Centrifugal fan
JP2009097519A (ja) 内部冷却空気を有するモータ駆動式遠心コンプレッサ
KR102400801B1 (ko) 전동 과급기
TW201104077A (en) A vacuum pump
JP7168689B2 (ja) 電動冷却液ポンプ
KR20190054717A (ko) 전동 과급기
CN105071619B (zh) 一种定子绕组设有散热装置的永磁无刷电机
JP5523491B2 (ja) 機電一体型駆動装置
KR101407999B1 (ko) 차량용 모터 냉각장치
JP2005016508A (ja) 流体用の電気式のポンプ装置
JP2011035961A (ja) インバータ装置一体型回転電機装置
US20170037872A1 (en) Electric compressor
CN108292874B (zh) 电动机支承机构、压缩机及增压器
JP2005036664A (ja) 圧縮機、ターボチャージャおよび燃料電池
JP5699541B2 (ja) 電動アシストターボチャージャの冷却装置
JP7472993B2 (ja) 回転機械
CN117097077B (zh) 一种具有自散热结构的无刷电机
JP2010174680A (ja) 過給機

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant