KR20060041572A - 차량용 구동모터의 냉각 시스템 - Google Patents

차량용 구동모터의 냉각 시스템 Download PDF

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KR20060041572A
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 구동모터에 적용중인 수냉식 냉각 시스템의 구조적 문제점을 개선하고, 냉각효율을 향상시킬 수 있는 차량용 구동모터의 냉각 시스템에 관한 것으로, 히트 파이프를 통해 로터 전도 열을 냉각기로 이동시키는 히트 파이프 축과; 히트 파이프 축의 일단에 장착되며, 히트 파이프 축의 회전에 의해 냉각되는 냉각 핀과; 스테이터 코일이 주변 부품들과 차폐되도록 장착되어 스테이터 코일의 2차 전열 방지 기능을 수행하는 열 차폐판을 포함하여 구성하며, 로터와 스테이터의 균일한 온도 분포를 통해 프레임 일부에만 냉각 경로를 구성한다.
차량, 구동모터, 냉각, 로터, 스테이터

Description

차량용 구동모터의 냉각 시스템{MOTOR COOLING SYSTEM OF VEHICLE}
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 구동모터의 냉각 시스템 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 구동모터의 냉각 시스템 구성을 도시한 도면.
본 발명은 차량용 구동모터의 냉각 시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 환경 차량용 구동모터는 기존의 엔진을 대체할 수 있는 차세대 동력장치로서 차량 성능을 만족하기 위한 고출력/고토크 성능을 요구하게 된다.
그러므로 구동 시스템의 발열로 인한 출력제한을 최소화하는 최적 냉각 시스템 적용은 필수 불가결한 사항으로 부각되고 있다.
현재 적용 중인 차량용 구동모터의 냉각 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 1을 참조하면, 주발열원은 스테이터 코일(STATOR COIL, 스테이터 권선)이며, 열 전달 경로는 다음과 같다.
스테이터 코일 -> 스테이터(STATOR) -> 프레임 -> 냉각수
스테이터 코일 -> 스테이터(STATOR) -> 로터(ROTOR) -> 핀(FIN) -> 공기
스테이터 코일 -> 스테이터(STATOR) -> 로터(ROTOR) -> 샤프트(SHAFT) -> 프레임 -> 냉각수
종래에는 스테이터(STATOR)에서 프레임으로 전달되는 발열량만을 냉각시키는 일원화 구조이다.
예를 들어, 에어 갭(AIR-GAP)을 통해 로터(ROTOR)로 전달되는 발열량을 냉각시키지 못한다.
또한, 로터/샤프트(ROTOR/SHAFT)의 과열로 인한 국부적인 열집중으로 모터 신뢰성이 저하된다.
그리고, 프레임 전체에 냉각 경로가 구성된다.
유량저하 및 압력강하 성분 과다로 인해 고성능 워터 펌프(W/PUMP)가 요구된다.
또한, 프레임 사이즈(SIZE) 대형화로 엔진 룸 패키지 레이아웃(LAYOUT)이 불리하며, 냉각수 입/출구 거리가 길어서 입/출구부 냉각효율이 상이하고 열적 불균형이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 차량용 구동모터에 적용중인 수냉식 냉각 시스템의 구조적 문제점을 개선하고, 냉각효율을 향상시킬 수 있는 차량용 구동모터의 냉각 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량용 구동모터의 냉각 시스템에 있어서, 히트 파이프를 통해 로터 전도 열을 냉각기로 이동시키는 히트 파이프 축과; 상기 히트 파이프 축의 일단에 장착되며, 상기 히트 파이프 축의 회전에 의해 냉각되는 냉각 핀과; 스테이터 코일이 주변 부품들과 차폐되도록 장착되어 스테이터 코일의 2차 전열 방지 기능을 수행하는 열 차폐판을 포함하여 구성하며, 로터와 스테이터의 균일한 온도 분포를 통해 프레임 일부에만 냉각 경로를 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 구동모터의 냉각 시스템 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예는 히트 파이프 축(210)(HEATPIPE SHAFT), 냉각 핀(220)(COOLING FIN), 열 차폐판(230)(HEAT BARRIER)을 포함하여 구성하며, 로터(204)와 스테이터(202)의 균일한 온도 분포를 통해 프레임(200) 일부에만 파이프(208)(동 파이프)를 구성하여 냉각 경로를 형성하는 특징이 있다.
히트 파이프 축(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 로터(204)의 내측에 있는 히트 파이프(206)와 결합되며, 히트 파이프(206)를 통해 로터(204)(ROTOR) 전도 열(Q)을 냉각기(Condensation)로 이동시키는 기능을 한다.
히트 파이프 축(210)은 회전형(ROTATIONAL HEATPIPE SHAFT)으로 구성한다.
냉각 핀(220)은 히트 파이프 축(210)의 일단에 장착되며, 히트 파이프 축(210)의 회전에 의해 냉각된다.
냉각 핀(220)은 도 2에 도시된 바와 같이 히트 파이프 축(210)의 축방향으로부터 방사형으로 형성되어 열전달 면적을 증대시킨다.
열 차폐판(230)은 도 2에 도시된 바와 같이 스테이터 코일이 주변 부품들과 차폐되도록 장착되어 스테이터 코일의 2차 전열 방지 기능을 수행한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 회전형 히트 파이프 축(210) 방식의 차량용 구동모터 냉각 시스템으로, 구동모터의 수냉 구조는 다음과 같다.
먼저, 회전형 히트 파이프 축(210)은 히트 파이프(206)의 우수한 열 수송능력을 이용한 것으로, 로터(204) 전도 열(Q)을 냉각기로 이동시킨다.
그리고, 방사형으로 형성되는 냉각 핀(220)(COOLING FIN)은 히트 파이프 축(210)에 부착하며, 열전달 면적 증대 및 회전에 의한 자냉 효과가 있다.
한편, 열 차폐판(230)(HEAT BARRIER)은 스테이터 코일의 2차 전열 방지 기능을 수행한다.
이와 같은 구성으로, 본 발명의 실시예는 구동모터를 구성하는 로터(204)(ROTOR)와 스테이터(202)(STATOR)의 균일한 온도 분포를 만족시킬 수 있다.
즉, 로터(204)와 스테이터(202)의 열 전달 경로를 온도 분포가 균일하도록 형성함으로써 열 평형상태를 만족시킴으로써 구동모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 구동모터의 냉각 시스템에 있어서, 열 전달 경로는 다음과 같다.
스테이터 코일 -> 스테이터(202)(STATOR) -> 로터(204)(ROTOR) -> 샤프트(SHAFT) -> 냉각 핀(220)(FIN) -> 에어(AIR) -> 프레임(200) -> 냉각수
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 냉각 시스템은 프레임(200) 일부에만 파이프(208)(동 파이프)를 형성하여 냉각 경로를 구성한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 구동모터의 냉각 시스템은 냉각 경로 및 입/출구 거리를 축소하여 압력강하 성분을 감소시키며, 냉각효율 증대를 통해 모터 출력성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 구동모터의 프레임 크기를 축소할 수 있어 엔진 룸 레이아웃 자유도 확보가 가능한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 차량용 구동모터의 냉각 시스템에 있어서,
    히트 파이프를 통해 로터 전도 열을 냉각기로 이동시키는 히트 파이프 축과;
    상기 히트 파이프 축의 일단에 장착되며, 상기 히트 파이프 축의 회전에 의해 냉각되는 냉각 핀과;
    스테이터 코일이 주변 부품들과 차폐되도록 장착되어 스테이터 코일의 2차 전열 방지 기능을 수행하는 열 차폐판을 포함하여 구성하며,
    로터와 스테이터의 균일한 온도 분포를 통해 프레임 일부에만 냉각 경로를 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동모터의 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트 파이프 축은 회전형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동모터의 냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 핀은 상기 히트 파이프 축의 축방향으로부터 방사형으로 형성되어 열전달 면적을 증대하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동모터의 냉각 시스템.
KR1020040090828A 2004-11-09 2004-11-09 차량용 구동모터의 냉각 시스템 KR20060041572A (ko)

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