KR102635570B1 - 냉각제 유동 채널을 가진 회전자를 포함한 하이브리드 모듈 - Google Patents

냉각제 유동 채널을 가진 회전자를 포함한 하이브리드 모듈 Download PDF

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Abstract

전기 모터는 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전자를 포함한다. 상기 회전자는 복수의 자석 및 자석에 유체를 제공하기 위해 회전자의 내부 원주 표면으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수의 반경 방향 연장 채널을 포함한다. 전기 모터를 구성하는 방법은 복수의 자석 및 자석에 유체를 제공하기 위해 회전자의 내부 원주 표면으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수의 반경 방향 연장 채널을 포함하도록 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전자를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

냉각제 유동 채널을 가진 회전자를 포함한 하이브리드 모듈
본 발명은 일반적으로 전기 모터 회전자에 관한 것이고, 구체적으로 하이브리드 모듈 내부의 전기 모터 회전자에 관한 것이다.
영구 자석 모터는 회전자와 고정자를 포함한다. 일반적으로, 고정자만 냉각된다. 회전자의 자석은 냉각되지 않기 때문에 가열(heat soaked)될 수 있다.
발명의 요약
전기 모터는 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전자를 포함한다. 상기 회전자는 복수의 자석 및 자석에 유체를 제공하기 위해 회전자의 내부 원주 표면으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수의 반경 방향 연장 채널을 포함한다.
전기 모터의 실시예에 따르면, 채널은 회전자 내에서 축 방향 및 원주 방향으로 연장될 수 있다. 채널은 계단형 구성을 가질 수 있다. 회전자는 축 방향으로 적재된 복수의 플레이트로 형성될 수 있다. 상기 채널은 플레이트 내에 형성된 부분적으로 반경 방향으로 중첩되는 복수의 구멍들에 의해 형성될 수 있다. 반경 방향으로 중첩되는 구멍들은 축 방향으로 연속적인 각각의 플레이트 내에서 중심축으로부터 반경 방향으로 점진적으로 더 외측인 구멍에 의해 채널을 형성할 수 있다. 상기 플레이트는 동일한 구성을 가지며, 각각의 플레이트가 축 방향으로 바로 인접한 플레이트와 상이한 회전 방향을 갖도록 회전 방향을 가진다. 각각의 플레이트는 축 방향으로 바로 인접한 플레이트로부터 동일한 각도만큼 회전 오프셋될 수 있다. 각각의 플레이트는 복수의 원주 방향 섹터를 포함할 수 있다. 각각의 섹터는 복수의 구멍을 포함할 수 있다. 각 원주 섹터의 구멍은 다른 구성을 가질 수 있다. 플레이트는 원주 방향 섹터의 갯수에 기초하여 회전 오프셋의 반복 패턴을 가질 수 있다. 각각의 섹터는 복수의 구멍 세트를 포함할 수 있다. 각각의 구멍 세트는 섹터의 동일한 수의 구멍을 포함할 수 있다. 각 섹터의 구멍 세트 각각은 각 섹터에 관한 고유한 동일한 구성을 가질 수 있다. 회전자는 축 방향으로 연장되는 채널을 포함할 수 있다. 반경 방향으로 연장되는 채널은 회전자의 내부 원주 표면으로부터 축 방향 연장 채널까지 반경 방향을 따라 외측으로 연장될 수 있다. 축 방향으로 연장되는 채널은 자석으로부터 반경 방향을 따라 내측을 향할 수 있다. 회전자는 연결 슬롯 및 자석을 수용하는 자석 수용 슬롯을 포함할 수 있다. 연결 슬롯은 축 방향 연장 채널로부터 자석 수용 슬롯까지 연장될 수 있다. 자석 수용 슬롯은 쌍으로 배열될 수 있고, 각 쌍은 제1 자석 수용 슬롯 및 제2 자석 수용 슬롯을 포함할 수 있다. 연결 슬롯은 제1 연결 슬롯 및 제2 연결 슬롯을 포함할 수 있고, 제1 연결 슬롯은 축 방향 연장 채널로부터 제1 자석 수용 슬롯까지 연장될 수 있고, 제2 연결 슬롯은 축 방향으로 연장되는 채널로부터 제2 자석 수용 슬롯으로 연장될 수 있어서, 각각의 축 방향 연장 채널은 제1 연결 슬롯 중 적어도 하나 및 그로부터 연장되는 제2 연결 슬롯 중 적어도 하나를 포함한다. 복수의 반경 방향 연장 채널은 축 방향 연장 채널 중 동일한 채널 속으로 연장될 수 있다. 축 방향 연장 채널들 중 동일한 축 방향 연장 채널 속으로 연장되는 복수의 반경 방향 연장 채널들이 서로로부터 축 방향으로 오프셋된다. 전기 모터는 회전자의 내부 원주 표면으로 유체를 공급하기 위해 반경 방향으로 연장되고 관통하는 구멍을 포함하는 회전자 캐리어를 포함할 수 있다.
전기 모터의 또 하나의 실시예에 따르면, 전기 모터는 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전자를 포함하고, 상기 회전자는 복수의 자석 및 자석에 유체를 제공하기 위해 회전자의 내부 원주 표면으로부터 반경 방향 외측 방향 및 원주방향의 일방만을 향하여 연장되는 복수의 반경 방향 연장 채널을 포함한다. 회전자는 축 방향으로 적재된 복수의 플레이트에 의해 형성되고, 상기 플레이트 각각은 회전자의 축방향으로 자석을 수용하는 자석 수용 슬롯과, 축방향으로 관통하는 구멍을 포함한다. 채널은 적재된 구멍에 의해 형성되는 계단형 구조를 갖고, 상기 구멍 중 적어도 일부 구멍은 각각 축 방향으로 바로 인접하는 플레이트의 인접하는 구멍으로부터 원주 방향 및 반경 방향으로 오프셋됨으로써, 회전 중에 발생하는 원심력에 의해 유체가 회전자의 내부 원주 표면을 통해 자석 수용 슬롯으로 유동하도록 구성된다.
전기 모터를 구성하는 방법은 복수의 자석 및 자석에 유체를 제공하기 위해 회전자의 내부 원주 표면으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수의 반경 방향 연장 채널을 포함하도록 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전자를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 복수의 플레이트를 제공하는 단계를 포함하고 각각의 플레이트는 축 방향으로 연장되는 복수의 구멍을 포함할 수 있다. 회전자의 생성 단계는 구멍들이 부분적으로 반경 방향으로 중첩되어 반경 방향으로 연장되는 채널을 형성할 수 있도록 복수의 플레이트를 함께 축 방향으로 적재하는 단계를 포함할 수 있다.
본 공개 내용은 하기 도면을 참고하여 아래에서 설명된다.
도 1은 본 공개 내용의 일 실시예에 따른 하이브리드 모듈을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 모듈의 회전자 세그먼트를 형성하기 위해 동일한 구성의 다른 플레이트와 함께 적재된 플레이트의 평면도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 회전자 세그먼트 중 하나의 원주 부분의 사시도를 도시한다. 그리고
도 4는 회전자 세그먼트들 중 하나의 축 방향 부분의 복수의 적재된 플레이트를 도시한 원주방향의 횡단면도를 도시한다.
본 공개는 자석 회전자 세그먼트에 추가적인 냉각을 제공하기 위해 회전자 적층 속으로 스탬핑된 채널을 제공한다. 일 실시예에서, 자석 회전자 세그먼트는 습식 엔진 연결/분리 클러치를 포함하는 습식 하이브리드 모듈의 e- 모터 내에서 이용된다. 상기 추가적인 냉각은 회전자의 열 흡수를 감소시켜서 더 높은 전류 실행 시간(current run time)을 연장함으로써 개선된 e- 모터 기능을 제공할 수 있다. 회전자 작동 온도를 낮추면 열에 대한 자기 내구성을 향상시키기 위해 추가되는 요소를 감소시킴으로써 저렴한 자석을 이용할 수 있다. 덜 비싼 자석은 예를 들어 일반적으로 널리 이용되는 네오디뮴 자석과 같은 기존 자석보다 적은 디스프로슘을 포함하거나 디스프로슘을 포함하지 않는다. 디스프로슘이 적거나 없는 자석은 마그마 마그네틱 테크놀로지(Magma Magnetic Technologies)에서 판매하는 "디스프로슘 없는(Dy free)" 및 "디스프로슘이 적은(Dy less)" 네오 자석을 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 적층(즉, 플레이트)이 인접한 적층 위에 적재되기 전에 90도 회전되도록 구멍이 설계된다. 채널은 냉각 유체를 회전자 스택을 통해 (공기 간격 내에 있지 않은) 내부 직경으로부터 자석 모서리에 가능한 가깝게 이동시켜 과도한 열을 제거한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 모듈(10)을 도시한다. 모듈(10)은 내연 기관에 부착하도록 구성된 하이브리드 구동 유닛(12) 및 변속기 입력 샤프트에 부착하도록 구성된 토크 컨버터(14)를 포함한다. 공지된 방식으로, 하이브리드 구동 유닛(12)은 선택적으로 작동하여 내연 기관으로부터 토크 컨버터(14)로 토크를 전달하거나 구동 유닛(12)의 전기 모터(16)를 통해 토크 컨버터(14)를 직접 구동할 수 있다. 상기 라인들을 따라, 하이브리드 구동 유닛(12)은 토크 컨버터(14)를 입력 샤프트(20)에 선택적으로 연결하기 위한 엔진 연결/분리 클러치(18)를 포함하여 예를 들어 플라이휠을 통해 내연 기관의 크랭크 샤프트에 회전 불가능하게 연결하거나 입력 샤프트(20)로부터 토크 컨버터(14)를 분리하여 토크 컨버터가 전기 모터(16)에 의해서만 구동되도록 구성될 수 있다.
전기 모터(16)는 고정자(22) 및 회전자(24)를 포함하고, 고정자(22)는 하우징(26)의 축 방향으로 돌출된 변속기 측부 플랜지(26b)에서 하이브리드 구동 유닛(12)의 하우징(26)에 고정된다. 하우징(26)은 플랜지(26b)와 마주보게 돌출하고 축 방향으로 돌출한 엔진 측부 플랜지(26a)를 더 포함한다. 전류가 고정자(22)의 코일에 제공될 때, 코일 내부의 전류에 의해 에너지가 공급되고 적어도 일부 바람직한 실시예에서 영구 자석이며 원주 방향인 복수의 공간 자석(25a)을 각각 포함하는 복수의 원형 회전자 세그멘트(25)를 포함하는 회전자(24)에 의해 회전자(24)는 하이브리드 모듈(10)의 중심축(CA) 주위에서 회전한다. 본 명세서에서 사용되는 축 방향, 반경 방향 및 원주 방향이라는 용어는 중심축(CA)에 대해 사용된다. 회전자(24)는 내부 원주 표면(24a)에서 원통 형상을 갖는 회전자 캐리어(28)에 회전 불가능하게 고정되어 회전자(24) 및 회전자 캐리어는 중심축(CA) 주위에서 함께 회전한다.
클러치(18)는 복수의 클러치 플레이트를 포함하며, 이들 중 적어도 일부는 그 외경 단부에서 회전자 캐리어(28)의 내부 원주 표면(28a) 상에 형성된 스플라인(32)에 의해 축 방향으로 미끄럼 가능하게 지지된다. 좀 더 구체적으로, 스플라인(32)들 사이에 수용된 외부 스플라인을 포함하는 외부 스플라인 클러치 플레이트(30a)를 포함하여 플레이트(30a)는 그 직경에서 축 방향으로 미끄럼 가능하게 지지된다. 클러치 플레이트는 또한 내부 스플라인을 포함하는 내부 스플라인 반작용 플레이트(30b)를 포함하여 플레이트(30b)는 샤프트(20)에 회전 불가능하게 고정된 대응 압력 플레이트(36)에 고정되는 내부 지지부(34)에 의해 그 직경에서 축 방향으로 미끄럼 가능하게 지지된다. 클러치(18)는, 피스톤(38)의 전방 및 후방 측부에서 유체 압력 차이에 기초하여 클러치(18)를 연결 및 분리하기 위해 샤프트(20)의 외부 원주를 따라 축 방향으로 미끄럼 가능한 피스톤(38)을 더 포함한다. 피스톤(38)이 대응 압력 플레이트(36)에 대해 플레이트(30a, 30b)를 가압할 때 클러치(18)가 연결되고 샤프트(20)로부터 토크가 플레이트(30a, 30b)를 통해 회전자 캐리어(28) 속으로 전달되고, 다음에 수용된 토크를 댐퍼 조립체(64)로 전달한다. 피스톤(38)은 지지 플레이트(42)에 의해 지지되는 스프링(40)에 의해 플레이트(30a, 30b)로부터 떨어져 축 방향으로 유지된다. 피스톤(38)은 또한 플레이트(30a, 30b)에 대하여 피스톤(38)의 리프트 오프(liftoff)를 제한하는 리프트 오프 제어 플레이트(43)와 탄성적으로 연결된다.
하우징(26)은 샤프트(20)의 반경 방향 외측에 있는 클러치(18)의 엔진 측부에 제공되고 축 방향으로 연장된 돌출부(44)를 포함한다. 돌출부(44)는 돌출부(44) 상에서 회전자 플랜지(48)를 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링(46)을 지지한다. 볼 베어링(46)의 내부 레이스는 돌출부(44)의 외부 원주 표면에 놓이고, 회전자 플랜지(48)는 볼 베어링(46)의 외부 레이스의 외부 원주 표면으로부터 회전자 캐리어(28)로 연장된다.
토크 변환기(14)는 서로 커버(31)를 형성하는 전방 커버(31a) 및 후방 커버(31b)를 포함하고, 패스너(29)가 전방 커버(31a)의 반경 방향 연장 섹션을 통해 축 방향으로 통과하고 반경 방향 내측으로 연장하여 중심축(CA)과 교차하며 회전자 캐리어(28)의 반경 방향 연장부분을 통해 연장되어 커버(31)를 회전자 캐리어(28)에 고정시킨다. 후방 커버(31b)는 복수의 임펠러 블레이드(54)를 포함하는 임펠러(52)의 임펠러 쉘(50)을 형성하고 상기 임펠러 블레이드들은 원형 보울로서 형성되며 임펠러 블레이드(54)의 후방 변부들과 접촉하는 임펠러 쉘(50)의 둥근 블레이드 지지 부분(50a)에 의해 지지된다.
토크 변환기(14)는 또한 축 방향을 따라 임펠러 쉘(50)에 대해 떨어지거나 향하여 이동할 수 있는 피스톤을 형성하도록 구성된 터빈(56)을 포함하여 터빈(56)의 연결 섹션이 임펠러 쉘(50)의 연결 섹션과 결합하여 록업 클러치를 형성한다. 터빈(56)은 복수의 터빈 블레이드(60)를 지지하는 터빈 쉘(58)을 포함한다. 토크 변환기(14)는 또한 터빈(56)과 임펠러(52) 사이에 축 방향으로 고정자(62)를 포함하여 유체가 임펠러 블레이드(54)에 도달하기 전에 터빈 블레이드(60)로부터 유동하는 유체를 다시 보내어 토크 컨버터(14)의 효율을 증가시킨다. 토크 컨버터(14)는 터빈 쉘(58)에 고정된 댐퍼 조립체(64)를 더 포함한다. 댐퍼 조립체(64)는 터빈 쉘(58)로부터 토크를 수용하고 토크를 변속기 입력 샤프트로 전달하도록 구성된다. 토크를 변속기 입력 샤프트로 전달하기 위해, 댐퍼 조립체(64)는 변속기 입력 샤프트의 외부 원주 표면에 회전 불가능하게 연결하기 위한 스플라인 내부 원주 표면을 포함하는 지지 허브(66)를 포함한다.
블레이드(54)의 반경 방향 외측에 있고 임펠러 쉘(50)의 맞물림 섹션을 형성하는 임펠러 쉘(50)의 반경 방향 연장 벽(72)과 결합하기 위해 블레이드(60)의 반경 방향 외측에 있고 터빈(56)의 연결 섹션을 형성하는 터빈 쉘(58)의 외측 반경 방향 연장부(70)의 반경 방향으로 연장되고 임펠러를 향하는 표면상에 마찰 재료(68)가 접착된다. 다른 실시예에서, 외부 반경 방향 연장부(70)에 접합되는 대신에 또는 이에 추가하여, 마찰 재료(68)는 반경 방향 연장 벽(72)의 반경 방향으로 연장되고 터빈을 향하는 표면에 접착되거나 반경 방향 연장부(70)와 벽(72) 사이에서 하나 이상의 추가 디스크에 접착될 수 있다. 마찰 재료(68)가 외부 반경 방향 연장부(70), 반경 방향 연장 벽(72) 또는 하나 이상의 추가 디스크에 접착되는 지와 무관하게, 마찰 재료(68)가 연장부(70)와 벽(72) 사이에서 축 방향으로 제공되어 터빈 피스톤(56)의 연결 섹션을 임펠러 쉘(50)의 연결 섹션과 선택적으로 회전 연결시킨다. 토크 변환기(14)는 임펠러(52)로 전달되는 토크 입력을 전방 커버(31a)의 패스너(29)를 통해 하이브리드 구동 유닛(12)으로부터 수용한다. 록업 클러치가 분리될 때 임펠러 블레이드(54)로부터 터빈 블레이드(60)로 유체 유동을 통해 또는 록업 클러치가 연결될 때 마찰 재료(68)에 의해 임펠러(52)는 터빈(56)을 구동한다. 다음에 터빈(56)은 댐퍼 조립체(64)를 구동하고, 차례로 변속기 입력 샤프트를 구동한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 회전자 세그먼트(25)가 형성되는 방법의 세부 사항을 도시한다. 도 2는 회전자 세그먼트(25)를 형성하기 위해 동일한 구성의 다른 플레이트(74)와 함께 적재된 플레이트(74)의 평면도를 도시한다. 도 3은 회전자 세그먼트(25) 중 하나의 원주 부분의 사시도를 도시한다. 도 4는 회전자 세그먼트(25) 중 하나의 축 방향 부분의 복수의 적재된 플레이트(74)를 도시한 원주방향 단면도이다.
도 3은 단일 회전자 세그먼트(25)를 형성하기 위해 함께 적재된 복수의 플레이트(74)를 도시한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 회전자 세그먼트는 서로 아래위에 축 방향으로 적재된 48개의 플레이트(74)로 형성된다. 도 4는 도 3에 도시된 플레이트(74)의 축 부분만을 도시하고 16개의 플레이트(74)를 확대한 도면을 제공한다.
도 2에 도시된 것처럼, 각 플레이트(74)는 내부 원주 표면(75a) 및 외부 원주 표면(75b)을 포함한다. 표면(75a, 75b)들 사이에서, 플레이트(74)는 자석(25a)을 수용하기 위한 원주 방향으로 이격된 복수의 슬롯(76a, 76b)을 포함한다. 슬롯(76a, 76b)은 쌍(77)으로 배열되며, 슬롯의 각 쌍은 하나의 슬롯(76a)과 하나의 슬롯(76b)을 포함하고, 각 슬롯(76a)은 동일한 쌍(77)의 슬롯(76b)에 대해 거울 대칭이다. 좀 더 구체적으로, 표면(75a, 75b)을 통과하는 각 쌍의 평면(PP)에 의해 상기 쌍(77)의 슬롯(76a, 76b) 사이에서 각 쌍(77)이 분할되고, 각 쌍(77)의 슬롯(76a, 76b)은 쌍 평면(PP)에 대해 서로 거울 대칭이다. 도 2에 도시된 실시예에서, 슬롯(76a, 76b)을 가진 16개의 쌍(77)이 있다. 플레이트(74)는 내부 원주 표면(75a) 속으로 연장되는 복수의 기다란 구멍(78a, 78b, 78c, 78d)을 포함한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 플레이트(74)는 4개의 기다란 구멍(78a, 78b, 78c, 78d)을 포함하고, 모든 긴 구멍(78a, 78b, 78c, 78d)은 플레이트(74)의 동일한 90도 섹터(80a) 내에 형성된다. 기다란 구멍(78a, 78b, 78c, 78d)은 원주 방향으로 기다랗게 형성되어 유체를 수용하기 위해 내부 원주 표면(74a) 내에 확대된 입구를 제공한다.
회전자 세그먼트(25) 내에 채널을 형성하기 위해, 각 플레이트(74)는 복수의 구멍(81, 82, 83)을 가진다. 구멍(81, 82, 83)은 세트(85)로 배열되고, 각 세트(85)는 내부 원주 표면(75a)으로부터 점진적으로 더 멀리 떨어져 있는 3개의 구멍(81, 82)을 포함한다. 보다 구체적으로, 각 세트(85)는 구멍(82, 83)보다 표면(75a)에 더 가까운 제1 구멍(81), 구멍(83)보다 표면(75a)에 더 가까운 제2 구멍(82), 및 구멍(81,82)보다 표면(75a)으로부터 더 멀리 있는 제3 구멍(83)을 포함한다. 각 구멍 세트(85)는 반경 방향을 따라 외측으로 연장하면서 원주 방향(D1)으로 연장하는 원주 방향의 경로를 따른다. 보다 구체적으로, 각 구멍(82)은 방향 D1을 따라 동일한 세트(85)의 대응하는 구멍(81)으로부터 원주 방향으로 오프셋되고, 각 구멍(83)은 방향 D1을 따라 동일한 세트(85)의 대응 구멍(82)으로부터 원주 방향으로 오프셋된다. 각각의 구멍(83)은 슬롯(76a, 76c)의 두 세트(77) 사이에 위치하며, 슬롯(76a, 76b)의 반경 방향 최내측 변부(86)는 각각의 구멍(83)의 적어도 일부분보다 반경 방향으로 더욱 내측에 있다.
플레이트(74)는 복수의 섹터, 동일한 원주 길이의 제1 섹터(80a), 제2 섹터(80b), 제3 섹터(80c), 제4 섹터(80d)를 포함하도록 형성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 플레이트(74)는 동일한 원주 길이의 4개의 섹션(80a, 80b, 80c, 80d)을 포함하고, 각 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)는 90도의 스팬이다. 즉, 섹터(80a)는 플레이트(74)를 통해 서로 수직인 중심축(CA)으로부터 연장되는 2개의 평면(P1, P2)에 의해 한정되고, 섹터(80b)는 플레이트(74)를 통해 서로 수직인 중심축(CA)으로부터 연장되는 2개의 평면(P2, P3)에 의해 한정되며, 섹터(80c)는 플레이트(74)를 통해 서로 수직인 중심축(CA)으로부터 연장되는 2개의 평면(P3, P4)에 의해 한정되고, 섹터(80d)는 플레이트(74)를 통해 서로 수직인 중심축(CA)으로부터 연장되는 2개의 평면(P4, P1)에 의해 한정된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 각 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)는 복수의 구멍 세트(85)를 포함하고, 각각의 구멍 세트(85)는 각 섹터(80a, 80b, 80c, 80d) 내에서 다른 구멍 세트(85)와 동일한 구성을 가져서 각 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)는 모든 구멍 세트(85)가 동일한 반경 위치에 있다. 보다 구체적으로, 각 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)의 모든 구멍(81)은 내부 원주 표면(75a)으로부터 동일한 거리이고, 각 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)의 모든 구멍(82)은 내부 원주 표면(75a)로부터 동일한 거리이며, 각 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)의 모든 구멍(83)은 내부 원주 표면(75a)으로부터 동일한 거리에 있다. 섹터(80a)의 구멍(81, 82, 83)은 구멍(81a, 82a, 83a)으로 표시되고; 섹터(80b)의 구멍(81, 82, 83)은 구멍(81b, 82b, 83b)으로 표시되고; 섹터(80c)의 구멍(81, 82, 83)은 구멍(81c, 82c, 83c)으로 표시되고; 섹터(80d)의 구멍(81, 82, 83)은 구멍(81d, 82d, 83d)으로 표시된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)는 각각 다른 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)의 구멍 세트(85)와 다른 구성을 갖는 구멍 세트(85)를 갖는다. 보다 구체적으로, 구멍(81a, 81b, 81c, 81d)은 내부 원주 표면(75a)으로부터 다른 반경 방향 거리를 가진다. 섹터(80a)과 시작하여 방향(D1)을 따르고 섹터(80d)에서 끝날 때, 구멍(81a, 81b, 81c, 81d)은 각각의 순차적인 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)와 함께 내부 원주 표면(75a)으로부터 반경 방향으로 더 멀리 위치한다. 즉, 섹터(80b)의 구멍(81b)은 섹터(80a)의 구멍(81a)보다 반경 방향으로 더 외측으로 위치하고, 섹터(80c)의 구멍(81c)은 섹터(80b)의 구멍(81b)보다 반경 방향으로 더 외측으로 위치하며, 섹터(80d)의 구멍(81c)은 섹터(80c)의 구멍(81c)보다 반경방향 더 외측으로 위치한다. 섹터(80a) 내부의 각 구멍(81a)은 기다란 구멍(78a, 78b, 78c, 78d) 중 하나와 교차한다.
유사하게, 구멍(82a, 82b, 82c, 82d)은 각각의 섹터(80a, 80b, 80c, 80d) 내에서 내부 원주 표면(75a)으로부터 반경 방향으로 상이한 거리에 위치한다. 섹터(80a)에서 시작하여 방향(D1)을 따르고 섹터(80d)에서 끝날 때 구멍(82a, 82b, 82c, 82d)은 각각의 순차적인 섹터(80a, 80b, 80c, 80d)와 함께 내부 원주 표면(75a)으로부터 반경 방향으로 더 멀리 위치한다. 다시 말해, 섹터(80b)의 구멍(82b)은 섹터(80a)의 구멍(82a)보다 반경 방향으로 더 외측으로 위치하고, 섹터(80c)의 구멍(82c)은 섹터(80b)의 구멍(82b)보다 반경 방향으로 더 외측으로 위치하며, 섹터(80d)의 구멍(82d)은 섹터(80c)의 구멍(82c)보다 반경 방향으로 더 외측에 위치한다.
추가로, 모든 구멍(83a, 83b, 83c, 83d)은 각 섹터(80a, 80b, 80c, 80d) 내에서 내부 원주 표면(75a)으로부터 동일한 반경방향 거리에 있다. 따라서, 섹터(80a)에서 시작하여 방향(D1)을 따르고 섹터(80d)에서 끝날 때 구멍(82a, 82b, 82c, 82d)은 각각의 순차적인 섹터(80a, 80b, 80c, 80d) 내에서 동일한 세트(85)의 대응하는 구멍(83a, 83b, 83c, 83d)과 반경 방향으로 더 가깝고, 섹터(80d)의 구멍(82d)은 구멍(83d)과 교차한다.
또한 섹터(80a) 내에서 각 구멍(82a)이 기다란 구멍(78a, 78b, 78c, 78d) 중 하나와 교차하도록 플레이트(74)가 구성된다. 섹터(80a) 내에서 각 구멍(83a)은 연결 슬롯(84a)을 통해 슬롯(76a) 중 하나와 합쳐지고 섹터(80c) 내에서 각 구멍(83c)은 연결 슬롯(84c)을 통해 슬롯(76b) 중 하나와 합쳐진다. 대조적으로, 섹터(80b) 내에서 각각의 구멍(83b) 및 섹터(80d) 내에서 각각의 구멍(83d)은 슬롯(76a, 76b) 중 어느 것과도 구분되고 합쳐지지 않는다.
도 3을 참고하면, 회전자 세그먼트(25)는 서로 아래위에 적재되고 동일한 구성을 가진 64개의 플레이트(74)를 포함한다. 각각의 플레이트(74)는 축 방향으로 바로 인접한 플레이트(74)와 비교하여 90도 회전된다. 도 3을 고려할 때 바닥 플레이트(74a)는 도 3에 도시된 부분 내에서 기다란 구멍(78d)을 포함한다. 플레이트(74a)와 축 방향으로 바로 인접한 플레이트(74b)는 플레이트(74a)와 비교하여 방향(D1)을 따라 90도 회전되어 플레이트(74)의 기다란 구멍(78a) 및 기다란 구멍(78b)이 도 3에 도시된 부분 내에 포함된다. 플레이트(74b)와 축 방향으로 바로 인접한 플레이트(74c)는 플레이트(74b)와 비교하여 방향(D1)을 따라 90도 회전되고, 플레이트(74c)와 축 방향으로 바로 인접한 플레이트(74d)는 플레이트(74c)와 비교하여 방향(D1)을 따라 90도 회전되어 도 3에 도시된 플레이트(74c)의 부분에서 기다란 구멍(78a, 78b, 78c, 78d)이 보이지 않는다. 다음으로, 플레이트(74d)와 축 방향으로 바로 인접하고 플레이트(74d)와 비교하여 방향(D1)을 따라 90도 회전된 플레이트(74e)는 플레이트(74a)와 정확히 동일한 회전 방향을 가져서 플레이트(74a)의 긴 구멍(78d)은 플레이트(74d)의 긴 구멍(78d)과 축 방향으로 직접 정렬된다. 따라서, 플레이트들이 반복 패턴을 형성하도록 플레이트(74)들이 회전 방향을 가지며, 각각의 플레이트(74)가 제1 축 방향을 따라 순차적으로 플레이트(74) 플레이트(74)들과 동일한 회전 방향을 가지고 및/또는 제2 축 방향을 따라 순차적으로 플레이트(74)를 따르는 플레이트(74) 플레이트(74)들과 동일한 회전 방향을 가진다. 각각의 플레이트(74)는 4개를 제외한 다른 갯수의 섹터를 포함할 수 있고, 회전 방향의 반복 패턴은 섹터의 갯수를 기초로 한다.
각각의 플레이트(74)의 섹터(80a)가 제1 축 방향을 따라 바로 인접한 플레이트(74)의 섹터(80d)와 정렬되고 제2 축 방향을 따라 바로 인접한 플레이트(74)의 섹터(80b)와 정렬되며; 각각의 플레이트(74)의 섹터(80b)가 제1 축 방향을 따라 바로 인접한 플레이트(74)의 섹터(80a)와 정렬되고 제2 축 방향을 따라 바로 인접한 플레이트(74)의 섹터(80c)와 정렬되며; 각각의 플레이트(74)의 섹터(80c)가 제1 축 방향을 따라 바로 인접한 플레이트(74)의 섹터(80b)와 정렬되고 제2 축 방향을 따라 바로 인접한 플레이트(74)의 섹터(80d)와 정렬되며; 각각의 플레이트(74)의 섹터(80d)가 제1 축 방향을 따라 바로 인접한 플레이트(74)의 섹터(80c)와 정렬되고 제2 축 방향을 따라 바로 인접한 플레이트(74)의 섹터(80a)와 정렬되도록 플레이트(74)가 회전 방향을 가진다.
도 4는 자석(25a)을 냉각하기 위한 냉각제를 제공하기 위해 회전자(24)의 내부 원주 표면(24a)으로부터 자석(25a)을 수용하기 위한 슬롯(76a, 76b)까지 연장되는 채널(88)을 형성하도록 플레이트(74)의 구멍(81, 82, 83)이 서로 정렬되는 방법을 도시한다. 도 4는 내부 원주 표면(24a)으로부터 슬롯(76a)까지 연장되는 하나의 채널(88) 및 다른 채널(88)의 일부를 도시하며, 이들 중 적어도 대부분은 회전자(24)의 최종 구성 내에서 내부 원주 표면(24a)으로부터 슬롯(76a, 76b)들 중 하나까지 연장된다. 채널(88)은 내부 원주 표면(24a)으로부터 자석(25a)까지 반경 방향, 축 방향 및 원주 방향으로 연장되고 계단형 구성을 갖는다. 반경 방향으로 중첩되는 구멍은 중심축으로부터 반경 방향으로 점진적으로 더욱 외측을 향하고 축 방향을 향하며 연속적인 플레이트(74)들 중 하나의 플레이트 내에서 구멍에 의해 채널(88)을 형성한다.
도 4에 도시된 단면은 상부 플레이트(74f)의 섹터(80d)를 도시하고, 구멍(81d)은 내부 원주 표면(24a)으로부터 반경 방향으로 이격된다. 상부 플레이트(74f)로부터 제1 축 방향(A1)으로 다음 플레이트(74g)는 도시된 단면에서 섹터(80a)를 포함하고, 구멍(81a)은 긴 구멍(78a 내지 78d) 중 하나에 의해 내부 원주 표면(75a)에 유동적으로 연결된다. 플레이트(74g)로부터의 제1 축 방향(A1)으로 다음 플레이트(74h)는 도시된 단면에서 섹터(80b)를 포함하고, 구멍(81b)은 구멍(81a)에 직접 유동적으로 연결된다. 도시된 것처럼, 구멍(81b)이 구멍(81a)보다 내부 원주 표면(24a)으로부터 반경 방향 외측으로 더 이격되고 구멍(81b)의 가장 내측의 직경(90a)이 구멍(81a)의 가장 외측의 직경(90b) 보다 반경 방향으로 더욱 내측을 향하여 플레이트(74g)의 구멍(81a) 및 구멍이 플레이트(74h)의 구멍(81b)은 부분적으로 반경 방향으로 중첩되기 때문에 계단형 유체 연결이 형성된다. 플레이트(74g)의 구멍(81a)과 플레이트(74h)의 구멍(81b)도 부분적으로 원주 방향으로 중첩된다. 다음 두 개의 플레이트(74i, 74j)는 구멍(81a, 81b)의 계단형 유체 연결을 연장하기 위해 부분적으로 반경 방향으로 중첩되는 패턴을 계속하는 각각의 구멍(81c, 81d)을 포함하고, 구멍(81c)은 구멍(81b)과 부분적으로 반경 방향으로 중첩되며, 구멍(81d)은 구멍(81c)과 부분적으로 반경 방향으로 중첩된다.
플레이트(74g)와 정확히 동일한 회전 방향을 가지는 다음 플레이트(74k)는 플레이트(74j)의 구멍(81d)과 부분적으로 반경 방향으로 중첩되는 섹터(80a)의 구멍(82a)을 포함한다. 다음 3개의 플레이트(74l, 74m, 74n)는 구멍(81a, 81b, 81c, 81d, 82a)의 계단형 유체 연결을 연장하기 위해 부분적으로 반경 방향으로 중첩되는 패턴을 계속하는 각각의 구멍(82b, 82c, 82d)을 포함하고, 구멍(82b)은 구멍(82a)과 부분적으로 반경 방향으로 중첩되며, 구멍(82c)은 구멍(82b)과 부분적으로 반경 방향으로 중첩되며, 구멍(82d)은 구멍(82c)과 부분적으로 반경 방향으로 중첩된다. 플레이트(74n)의 구멍(82d)은 플레이트(74n)의 구멍(83d)과 합쳐져서 축 방향으로 연장되는 채널(90)과 계단형 채널(88)을 합친다. 채널(90)은 구멍(83), 즉 구멍(83a, 83b, 83c, 83d)(도 2)에 의해 형성되고, 회전자(24)의 모든 플레이트(74)는 축 방향으로 직접 서로 정렬된다. 모든 제4 플레이트(74) 내에 형성된 복수의 축 방향으로 이격된 연결 슬롯(84a)은 채널(90)을 슬롯(76a)에 연결한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼, 복수의 플레이트(74)- 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예에서 8개의 플레이트(74) 또는 동일하게 정렬된 패턴의 4개의 플레이트의 2개의 세트의 섹터(80a, 80b, 80c, 80d) 각각의 구멍(81, 82)은 부분적으로 반경 방향으로 중첩되어 형성되며, 기다란 구멍(78a, 78b, 78c, 78d)들에 의해 채널(88)은 회전자(24)의 내부 원주 표면(24a)을 축 방향으로 연장되는 채널(90)과 유체 연결하고, 다음에 복수의 연결 슬롯(84a)에 의해 슬롯(76a)과 유체 연결된다. 연결 슬롯(84c)은 또한 연결 슬롯(84c)으로서 마주보는 원주 방향으로 채널(90)로부터 연장되어 연결 슬롯(84c)은 채널(90)을 슬롯(76b)에 유체 연결한다. 따라서, 도 2 및 도 4를 함께 참고할 때, 플레이트(74i 및 74m)는 각각은 채널(90)을 슬롯(76b)에 유체 연결하고 도 4에서 도시되지 않는 연결 슬롯(84c)을 포함한다. 따라서, 각각의 축 방향 연장 채널(90)은 복수의 계단형 채널(88)로부터 유체를 수용하고 유체를 복수의 축 방향으로 이격된 연결 슬롯(84a)을 통해 하나의 자석 수용 슬롯(76a)에 제공하고 복수의 축 방향으로 이격된 연결 슬롯(84b)을 통해 하나의 자석 수용 슬롯(76b)에 제공한다.
계단형 채널(88)은 내부 원주 표면(24a)으로부터 축 방향으로 연장되는 채널(90)까지 축 방향, 원주 방향 및 반경 방향으로 연장되도록 형성되어 하이브리드 모듈(10)의 구성 요소가 회전하는 동안에 생성된 원심력에 의해 바람직한 실시예에서 자동 변속기 유체(ATF)인 유체가 회전자(24)의 내부 원주 표면(24a)을 통해 자석 수용 슬롯(76a, 76b) 속으로 유동하여 자석(25a)을 냉각시킨다. 다시 도 1을 참고하면, ATF는 회전자 캐리어(28)의 반경 방향 연장 구멍(28b)을 통해 클러치(18)로부터 ATF가 채널(88)로 들어가는 회전자(24)의 내부 원주 표면(24a)까지 반경 방향으로 외측을 향해 유동한다. 슬롯(76a 및 76b)의 단부 영역들이 회전자 세그먼트 사이에서 약간 중첩되도록 각각의 회전자 세그먼트(25)가 스택 내에서 단지 5도 오프셋된다. 냉각제는 자석 슬롯(76a 및 76b)까지 층류에 의해 슬롯 구멍 경로를 통해 유동하고 다음에 회전자 세그먼트(25)를 따라 축 방향으로 전체 회전자 스택의 단부까지 이동하여 고정자(22)의 코일에 분사된다.
상기 명세서에서, 본 발명이 특정 예시적인 실시예 및 그 예를 참고하여 설명되었다. 그러나, 하기 청구 범위에 기재된 발명의 더 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적으로 간주되어야 한다.
CA 중심축
PP 슬롯 쌍 평면
P1, P2, P3, P4 섹터 평면
D1 원주 방향
A1 축 방향
10 하이브리드 모듈
12 하이브리드 드라이브 유닛
14 토크 컨버터
16 전기 모터
18 엔진 연결/분리 클러치
20 입력 샤프트
22 고정자
24 회전자
24a 내부 원주 표면
25 회전자 세그먼트
25a 자석
26 하우징
26a 축 방향으로 돌출된 엔진 측부 플랜지
26b 축 방향으로 돌출된 변속기 측부 플랜지
26c 반경 방향으로 연장되는 하우징 섹션
28 회전자 캐리어
28a 내부 원주 표면
28b 반경 방향으로 연장되는 구멍
29 패스너
30a 외부 스플라인 클러치 플레이트
30b 외부 스플라인 반응 판
31 커버
31a 전방 커버
31b 후방 커버
32 스플라인
34 내부 지지대
36 대응 압력 플레이트
38 피스톤
40 스프링
42 지지 플레이트
43 리프트오프 제어 플레이트
44 하우징 돌출부
46 볼 베어링
48 회전자 플랜지
50 임펠러 쉘
50a 둥근 블레이드 지지 부분
52 임펠러
54 임펠러 블레이드
56 터빈
58 터빈 쉘
60 터빈 블레이드
62 고정자
64 댐퍼 조립체
66 지지체 허브
68 마찰 재료
70 외부 반경 방향 연장부
72 반경방향으로 연장되는 벽
74, 74a 내지 74n 회전자 플레이트
75a 내부 원주 표면
75b 외부 원주 표면
76a, 76b 자석 수용 슬롯
77 슬롯 쌍
78a, 78b, 78c, 78d 기다란 구멍
80a, 80b, 80c, 80d 플레이트 섹션
81, 81a, 81b, 81c, 81d 내부 구멍
82, 82a, 82b, 82c, 82d 중간 구멍
83, 83a, 83b, 83c, 83d 외부 구멍
84a, 84c 연결 슬롯
85 구멍 세트
86 반경 방향으로 가장 내측의 슬롯 변부
88 계단형 채널
90 축 방향으로 연장되는 채널
90a 가장 내측의 직경
90b 가장 외측의 직경

Claims (10)

  1. 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전자를 포함하고, 상기 회전자는 복수의 자석 및 자석에 유체를 제공하기 위해 회전자의 내부 원주 표면으로부터 반경 방향 외측 방향 및 원주방향의 일방만을 향하여 연장되는 복수의 반경 방향 연장 채널을 포함하고,
    상기 회전자는 축 방향으로 적재된 복수의 플레이트에 의해 형성되고, 상기 플레이트 각각은 회전자의 축방향으로 자석을 수용하는 자석 수용 슬롯과, 축방향으로 관통하는 구멍을 포함하고,
    상기 채널은 적재된 구멍에 의해 형성되는 계단형 구조를 갖고, 상기 구멍 중 적어도 일부 구멍은 각각 축 방향으로 바로 인접하는 플레이트의 인접하는 구멍으로부터 원주 방향 및 반경 방향으로 오프셋됨으로써, 회전 중에 발생하는 원심력에 의해 유체가 회전자의 내부 원주 표면을 통해 자석 수용 슬롯으로 유동하도록 구성되는, 전기 모터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 플레이트들은 동일한 구성을 가지며, 각각의 플레이트가 축 방향으로 바로 인접한 플레이트와 상이한 회전 방향을 갖도록 회전가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 모터.
  7. 제6항에 있어서, 각각의 플레이트는 축 방향으로 바로 인접한 플레이트로부터 동일한 각도만큼 회전 오프셋되는 것을 특징으로 하는 전기 모터.
  8. 제1항에 있어서, 유체를 회전자의 내부 원주 표면에 제공하기 위해 반경 방향으로 연장되고 관통하는 구멍을 포함하는 회전자 캐리어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터.
  9. 변속기의 상류에 위치하고 내연 기관의 하류에 위치하는 토크 경로 내에 배치되도록 구성된 하이브리드 모듈로서, 상기 하이브리드 모듈은:
    제8항에 기재된 전기 모터; 및
    전방 커버를 포함하는 토크 컨버터를 포함하고, 상기 회전자 캐리어는 전방 커버에 고정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 모듈.
  10. 복수의 자석 및 자석에 유체를 제공하기 위해 회전자의 내부 원주 표면으로부터 반경 방향 외측 방향 및 원주방향의 일방만을 향하여 연장되는 복수의 반경 방향 연장 채널을 포함하도록 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전자를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 회전자는 축 방향으로 적재된 복수의 플레이트에 의해 형성되고, 상기 플레이트 각각은 회전자의 축방향으로 자석을 수용하는 자석 수용 슬롯과, 축방향으로 관통하는 구멍을 포함하고,
    상기 채널은 적재된 구멍에 의해 형성되는 계단형 구조를 갖고, 상기 구멍 중 적어도 일부 구멍은 각각 축 방향으로 바로 인접하는 플레이트의 인접하는 구멍으로부터 원주 방향 및 반경 방향으로 오프셋됨으로써, 회전 중에 발생하는 원심력에 의해 유체가 회전자의 내부 원주 표면을 통해 자석 수용 슬롯으로 유동하도록 구성되는, 전기 모터를 형성하는 방법.
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