KR102559730B1 - 모터 하우징 냉각장치 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 모터 하우징 냉각장치. - Google Patents

Abstract

본 발명은
모터 하우징 몸체 내부에 냉각채널이 매립 형성된 모터 하우징 냉각장치 제조방법으로서, 모터 하우징 몸체의 내측 몸체를 압출 성형하고, 내측 몸체에 냉각배관을 설치한 후, 금형속에 투입하여 주조방식으로 외측몸체가 구비되는 일체형 모터 하우징 몸체를 제작하고, 내측몸체의 내측면을 깍아내서 안착부를 형성한 후 모터의 고정자를 안착부에 열압착 방식으로 삽입 설치함으로써, 전체 주조방식에 비해 불량율을 줄일 수 있고, 공정을 단순화할 수 있으며, 열전도되는 내측몸체의 두께를 균일하면서도 최소화할 수 있어서 열전도효율을 높여 냉각효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

모터 하우징 냉각장치 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 모터 하우징 냉각장치.{Method for manufacturing motor housing cooling device and motor housing cooling device manufactured by the manufacturing method}

본 발명은 모터 하우징 냉각장치 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 모터 하우징 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드차 또는 전기차의 주요 부품인 모터는 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 것으로서, 하우징과, 하우징에 장착되는 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 따른 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.

종래에는 내부하우징과 외부하우징을 각각 별도로 주물 제작하고, 내부하우징과 외부하우징 사이에 냉각채널이 형성되도록 내부하우징과 외부하우징을 압입 및 실링(sealing)하거나, 용접하는 기술이 주로적용되고 있다.

그런데 상기한 종래의 모터의 냉각기술은 내부하우징과 외부하우징 간의 형합 갭(gap)이 발생하면서 냉각수가 누출(leak)되어 냉각효율이 저하되고, 또한 유로의 설계 자유도가 작음에 따라 입력단과 출력단의 유로가 서로 엇갈리게 배치되면서 써멀 크로스-토크(Thermal cross-talk)가 발생되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하고자 본 출원인은 냉각배관을 제작한 후, 인서트 사출방식으로 냉각배관이 매립된 모터 하우징 냉각장치를 제안한바 있다. 그런데 이러한 냉각배관을 제작하여 금형속에 설치한 후, 인서트 사출방식으로 냉각채널이 매립된 모터하우징 몸체를 제작하는 경우에 모터와 접하는 부분이 기공 결함등의 발생 우려가 높아 불량율이 높아진다는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0023314호

본 발명은, 인서트 사출방식을 이용하는 모터 하우징 몸체의 제조시 모터와 접하는 부분의 기공 결함등으로 인한 불량 발생을 방지하고, 공정 단순화와 원가 절감을 위한 것이다.

본 발명은, 내부에 모터 수용공간이 형성되는 모터 하우징 몸체에 냉각배관이 매립형성된 모터 하우징 냉각장치 제조방법에 있어서,

내부에 모터 수용공간이 형성되는 하우징 몸체의 내측몸체를 성형하는 단계와;

내측몸체의 외측 둘레에 냉각배관을 설치하여 모터 하우징 몸체를 성형하기 위한 다이캐스팅 금형에 설치하는 단계와;

상기 내측몸체에 냉각배관이 설치된 다이캐스팅 금형에 용탕을 주입하여 상기 냉각배관의 입구 및 출구가 외부로 돌출되는 모터 하우징 외측몸체를 주조하여, 모터 하우징 몸체 내부에 냉각배관이 매립 형성된 모터 하우징 몸체를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측몸체는, 내부에 모터 수용공간이 구비되는 형상으로 압출 성형하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터 하우징 몸체를 성형한 후, 상기 내측몸체의 내경을 깎아내서 모터를 삽입 안착시키기 위한 안착부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안착부의 내경을 상기 모터의 스테이터 외경과 같거나 크지 않게 형성하여, 상기 모터의 스테이터를 안착부에 열압착 방식으로 삽입설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 모터하우징용 냉각장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 하우징 몸체의 내측몸체를 압출 성형하여 냉각배관을 설치한 후 주조방식으로 하우징 몸체를 일체형으로 성형하기 때문에 성형공정이 더욱 용이하다는 장점이 있다.

둘째, 내측몸체를 다이캐스팅 방식으로 성형하는 것이 비하여 내측몸체를 압출 성형하기 때문에 내측몸체 재질이 밀도가 높아지고 이로인해 모터하우징 소재 불량률이 줄어든다는 장점이 있다.

셋째, 내측몸체를 먼저 주조한 후, 주조된 내측몸체에 냉각배관을 설치하고 다시 외측몸체분을 일체형으로 주조하는 2단 주조방식에 비해 공정시간이 짧아진다. 이는 원통형상의 파이프를 압출공법으로 뽑아서 커팅하여 내측몸체를 제작하고 헥릭스 파이프를 미리 제작하여 형합시킬 수 있어서 조립시간을 단출할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 내측몸체의 재질을 외측몸체의 재질과 다른 열 전달이 우수한 알루미늄 합금과 같은 재질로 선택할 수 있는 폭이 넓어진다.

도 1은 본 발명에 의한 모터 하우징 냉각장치의 구조를 보인 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 모터 하우징 냉각장치의 제조방법의 순서도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 모터 하우징 냉각장치의 구조를 보인 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 모터 하우징 냉각장치의 제조방법의 순서도이다.

본 발명에 의한 모터 하우징 냉각장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터 하우징 몸체의 내측몸체(10)의 외측 둘레에 냉각배관(20)이 설치되고, 상기 내측몸체(10)와 상기 냉각배관(20) 및 하우징 몸체의 외측몸체(30)가 한몸을 이루도록 주조되어 내부에 냉각배관(20)이 매립된 모터 하우징 몸체를 이룬다, 모터 하우징 몸체의 상하부에는 각각 상부 커버(40) 및 하부커버(50가 조립 체결되는 구조이다.

또한, 본 발명에 의한 모터 하우징 몸체의 내측몸체(10)에는, 모터(100)의 고정자부와 형합되는 안착부(11)가 더 형성된다. 상기 안착부(11)는 내측몸체(10)의 내경을 깍아내서 모터(100)의 고정자를 열압착방식으로 끼워서 삽입설치하기 위한 것이다.

상기와 같은 구조의 모터 하우징 냉각장치 제조방법은, 도 2에 도시된 바와 같이,

내부에 모터 수용공간이 형성되는 하우징 몸체의 내측몸체(10)를 성형하는 단계(S10)와;

냉각배관용 파이프를 압출방식으로 형성하고, 헬리컬 파이프로 포밍하여 냉각배관(20)을 성형하는 단계(S20)와;

내측몸체(10)의 외측 둘레에 냉각배관(20)을 설치하는 단계(S30)와;

모터 하우징 몸체를 성형하기 위한 다이캐스팅 금형속에 상기 냉각배관(20)이 설치된 내측몸체(10)를 설치하고, 용탕을 주입하여 상기 냉각배관(20)의 입구 및 출구가 외부로 돌출되는 외측몸체(30)를 주조하여, 냉각배관(20)이 매립 형성된 모터 하우징 몸체를 성형하는 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측몸체(10)는, 내부에 모터 수용공간이 구비되는 형상으로 압출 성형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 내측몸체(10)를 제작하고, 여기에 냉각배관(20)을 설치하여 금형속에서 외측 몸체(30)를 주조함으로써, 일체형으로 모터 하우징 몸체 내부에 냉각채널이 매립 형성된 모터 하우징 냉각장치를 제작하는 방법이다.

기존의 주조방식과 대비하여 보면, 기존에는 냉각배관을 금형속에 설치하고, 한번의 주조에 의해 냉각채널이 하우징 몸체 내부에 매립된 모터 하우징 냉각장치를 제조하는 방법이 있다. 이는 내외측 몸체를 한번의 용탕주입으로 주조하기 때문에 기공 등으로 인하여 내측몸체 부분의 불량 발생률이 높고, 냉각배관의 내측부분의 균일한 두께 조절이 용이하지 않다. 따라서 냉각효율이 떨어질 수 있는 우려가 있는 것이다.

이에 반해 본원발명은, 내측몸체(10)를 별도로 제작하고, 내측몸체(10)에 냉각배관(20)을 설치한 후 이를 금형 속에 설치하고, 용탕을 주입하여 하우징 몸체 내부에 냉각배관(20)이 매립된 모터하우징 냉각장치를 제조하는 것이다.

또한, 내측몸체(10)와 냉각배관(20)을 통일한 재질(예; 알루미늄)으로 제작하고, 알루미늄 용탕을 주입하여 외측몸체(30)를 동일 재질로 제작하게 되면, 한몸으로 일체화되면서 몸체 내부에 냉각채널이 형성되는 구조가 된다.

또한, 본 발명은 내측몸체(10)를 냉각배관(20) 및 외측몸체(30)와는 다른 이형 재질로 제작할 수 있다. 예를 들어, 좀더 열전도 효율을 높이면서도 비용 절감을 위해서 내측몸체(10)는 열전도도가 알루미늄보다 더 높은 알루미늄 합금으로 제작할 수 있다.

이는 냉각배관(20)과 외측몸체(30)가 알루미늄으로 이루어지고, 내측몸체(10)만 알루미늄 합금으로 구성함으로써 전체의 재질을 알루미늄 합금으로 구성하는 것에 비해 재료 원가비용을 줄일 수 있고, 열전도 효율이 더 좋은 알루미늄 합금을 내측몸체(10)로 사용함으로써 모터의 열을 냉각배관 속으로 유동되는 냉각유체로 전달력이 향상되어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명에서는 내측몸체(10)를 별도로 제작하여 내각배관(20)을 설치한 후 용탕을 주입하여 일체형 하우징 몸체를 형성하는 것이므로, 내측몸체(10)와 냉각배관(20) 및 외측몸체(30)의 재질과 다른 이형 재질로도 제작할 수 있는 것이다.

본 발명에서는, 상기 내측 몸체(10)를 압출공법을 이용하여 제작함에 특징이 있다. 이는 내측몸체용 파이프를 압출공법에 의해 성형하고, 커팅하여 내측몸체(10)를 제작한다. 이에 따라 압출공법을 이용하기 때문에 재질의 밀도가 주조방식에 비해 높다. 따라서 내측몸체 부분을 주조 방식에 의해 제작하는 경우에는, 모터 안착부의 기공결함 등으로 인한 불량발생이 크지만, 압출방식으로 내측몸체를 제작함으로써 이러한 불량발생 문제를 해결한 것이다.

또한, 단순히 원통형 파이프 타입으로 압출시켜 커팅하는 것에 의해 내측 몸체(10)를 제작할 수 있기 때문에 공정이 단순해진다. 또한, 냉각배관(20)을 내측몸체(10)에 설치하는 경우에도, 내측몸체에 파이프를 감아서 설치하는 방식을 사용하지 않고, 냉각배관(20)을 헬릭스 파이프 타입으로 포밍한 상태에서 형합시키는 방식으로 끼워서 설치할 수 있어서 공정이 단순해진다.

또한, 본 발명은, 상기 모터 하우징 몸체를 성형한 후, 상기 내측몸체(10)의 내경을 깎아내서 모터를 삽입 안착시키기 위한 안착부(11)를 형성하는 단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안착부의 내경을 상기 모터의 스테이터 외경과 같거나 크지 않게 형성하여, 상기 모터의 스테이터를 안착부에 열압착 방식으로 삽입설치하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 내측몸체(10)를 압출 성형하여 제작하고, 이에 냉각배관을 형합시킨후 주조하여 하우징 몸체를 제작한다. 그러므로 내측몸체(10)의 두께를 최소화한다고 하더라도 냉각배관(20)을 형합시켜 설치시 변형이 가해지지 않고, 아울러 주조시 용탕 주입에 의해 변형이 발생되지 않을 정도의 두께로 제작되어야 한다.

하우징 몸체의 제작이 완료된 후에 내측 몸체(10)의 내측으로 모터(100)를 삽입 설치해야 하는데, 내측몸체(10)의 두께가 두꺼우면 열전도율이 떨어진다. 이에 따라 본 발명에서는 내측몸체(10)의 내측면을 깍아내서 냉각배관(20)과의 간격이 최소화되는 두께로 안착부(11)를 형성한다.

안착부(11)를 형성할 때 안착부(11)의 내경은, 모터(100) 고정자의 외경과 같거나 조금 작게 형성하고, 모터(100)를 삽입 설치할때 내측몸체(10)에 열을 가하여 모터(100)를 강제로 삽입시켜 설치하는 열압착 방식으로 설치한다.

이에 따라 모터(100)의 고정자 외표면과 안착부(11)의 내표면이 간극 없이 균일하게 밀착되기 때문에 열전도율을 높일 수 있다.

상기와 같이 모터 하우징 몸체를 제작하, 내측몸체(10)의 내측면을 깎아내서 안착부(11)를 형성하고, 안착부(11)에 모터(100)를 열압착 방식으로 삽입 설치한후, 상부 커버(40) 및 하부 커버(50)를 조립설치하여 모터 하우징 냉각장치를 구비한 모터를 모터 하우징 속에 조립하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 내측 몸체 11 : 안착부
20 : 냉각배관 30 : 외측 몸체
40 : 상부 커버 50 : 하부 커버
100 : 모터

Claims (8)

1. 내부에 모터 수용공간이 구비된 모터 하우징 몸체의 내부에 냉각채널이 매립된 모터하우징 냉각장치 제조방법에 있어서,
   내부에 모터 수용공간이 형성되는 하우징 몸체의 내측몸체(10)를 성형하는 단계(S10)와;
   내측몸체(10)의 외측 둘레에 냉각배관(20)을 설치하는 단계(S30)와;
   모터 하우징 몸체를 성형하기 위한 다이캐스팅 금형 속에 상기 냉각배관(20)이 설치된 내측몸체(10)를 설치하고, 용탕을 주입하여 상기 냉각배관(20)의 입구 및 출구가 외부로 돌출되는 외측몸체(30)를 주조하여, 냉각배관(20)이 매립 형성된 모터 하우징 몸체를 성형하는 단계(S40)를 포함하며,
   상기 외측몸체(30)를 주조하여 모터 하우징 몸체를 형성한 이후에, 상기 내측몸체(10)의 내측면을 상기 냉각배관(20)과의 간격이 최소화되는 두께로 깍아내서, 모터(100)의 고정자가 삽입 설치되는 안착부(11)를 형성하는 단계를 더 포함하고,
   상기 안착부(11)에는 상기 모터(100)의 고정자가 상기 내측몸체(10)에 열을 가하는 열압착 방식으로 삽입 설치되며,
   상기 안착부(11)를 형성하는 단계는, 상기 안착부(11)의 내경을 상기 모터(100)의 고정자의 외경과 같거나 작게 형성하여, 상기 고정자의 외표면과 상기 안착부(11)의 내표면이 균일하게 밀착되도록 형성하는 단계를 포함하는
   모터 하우징 냉각장치 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내측몸체(10)는,
   내부에 모터 수용공간이 구비되는 파이프를 압출한 후 커팅한 것을 특징으로 하는 모터 하우징 냉각장치 제조방법.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각배관(20)은,
   냉각채널용 파이프를 압출 성형 후, 상기 내측몸체(10)의 외측 둘레에 밀착시켜 설치하기 위한 형상으로 포밍한 것을 특징으로 하는 모터 하우징 냉각장치 제조방법.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 냉각배관(20)은,
   상기 파이프를 압출 성형한 후 포밍하여 상기 내측 몸체(10)의 외측 둘레에 형합시켜 설치한 것을 특징으로 하는 모터 하우징 냉각장치 제조방법.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 몸체(10)는,
   상기 냉각배관(20) 및 외측몸체(30)를 이루는 재질과 동일하거나, 또는 이종 재질인 것을 특징으로 하는 모터 하우징 냉각장치 제조방법.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 모터 하우징 몸체 내부에 냉각채널을 매립 형성한 모터 하우징 냉각장치에 있어서,
   상기 청구항 제 1 항 내지 청구항 제 5 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 모터 하우징 냉각장치.