KR20090123209A - Motor cooling device for motor driven power steering system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A motor cooling device of a motor driven power steering system is provided to cool down a motor effectively by circulating cooling air compulsorily to the inside and the outside of a motor using the driving force of a motor, and to prevent the damage caused by the overheat of a motor and the stoppage of a motor. CONSTITUTION: A motor cooling device of a motor driven power steering system contains a fan(16) installed to a motor shaft(13) of a motor to be rotated integrally, an air circulating pipe(17) circulating the inside air of the motor to the outside of the motor using the rotary force of the fan, and many heat diffusion fins(18) installed to the air circulating pipe in the longitudinal direction.

Description

전동식 동력조향장치의 모터냉각장치{Motor cooling device for motor driven power steering system}Motor cooling device for motor driven power steering system

본 발명은 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치에 관한 것으로, 특히 모터의 구동시에 모터의 회전력을 이용해서 모터의 내부 및 외부로 냉각공기가 순환되도록 하여 모터를 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 한 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor cooling apparatus of an electric power steering apparatus, and in particular, an electric power steering that enables cooling of the motor efficiently by allowing the cooling air to circulate inside and outside the motor by using the rotational force of the motor when the motor is driven. It relates to a motor cooling device of the device.

종래 차량의 조향장치로서 운전자의 조향핸들의 조작력을 보조하는 동력조향장치가 널리 사용되고 있고, 상기 동력조향장치는 유압을 발생시켜 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 유압식 동력조향장치가 일반적으로 적용되어 오고 있지만, 최근에는 모터의 회전력을 이용해서 운전자의 핸들 조작력을 보조하여 차량의 연비를 향상시키면서 친환경적인 전동식 동력조향장치가 사용되고 있다.Conventionally, as a steering device of a vehicle, a power steering device for assisting a steering force of a driver's steering wheel is widely used, and the power steering device has been generally applied to a hydraulic power steering device for generating hydraulic pressure to assist a driver's steering force. Recently, an eco-friendly electric power steering device has been used while assisting the driver's steering force by using the rotational force of the motor to improve the fuel efficiency of the vehicle.

상기 전동식 동력조향장치는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치가 모터를 구동시켜 차량의 저속 운행시에는 조향핸들의 조작력이 가벼워지도록 조향 보조력을 크게 하는 반면에 고속 운행시에는 조행들의 조작력이 무거워지도록 조향 보조력을 작게 하여 주행 안정성을 도모하 고, 비상 상황시에는 급속한 조향이 이루어질 수 있도록 하여 운전자에게 항상 최적으로 조향 보조력을 제공하게 되어 있다.In the electric power steering device, the electronic control device drives the motor according to the driving conditions of the vehicle detected by the vehicle speed sensor and the steering torque sensor to increase the steering assistance force so that the steering wheel can be lighter during low speed operation of the vehicle. When driving at high speed, steering assistance power is reduced so that the driving force of the steering becomes heavy, and driving stability is promoted, and in case of emergency, the steering assistance is optimally provided to the driver at all times.

상기 전동식 동력조향장치는 모터의 회전력을 이용해서 운전자의 조향핸들의 조작력을 보조하기 위해 통상적으로 DC 모터를 사용하고 있다.The electric power steering apparatus typically uses a DC motor to assist the driver's steering wheel steering force by using the rotational force of the motor.

도1에는 종래 기술에 따른 DC 모터의 구성이 단면도로 도시되어 있는 바, 즉 밀폐된 원통 형상을 한 모터 하우징(1)에 길이방향을 따라 연장된 형태의 모터축(2)이 내장되어 회전가능하게 지지되고, 상기 모터축(2)의 하단부는 브러시(3)에 끼워져 지지되며, 상기 모터축(2)의 외주에는 코어(4)가 모터축(2)을 감싸는 형태로 배치되어 있다. 또한 상기 코어(4)의 외주에는 영구자석(5)이 감싸는 형태로 배치되어 상기 하우징(1)에 고정되게 부착되어 있다.Figure 1 shows the configuration of a DC motor according to the prior art, that is, the motor shaft (2) of the form extending in the longitudinal direction is rotatable in the motor housing (1) having a closed cylindrical shape is rotatable The lower end of the motor shaft 2 is supported by the brush 3, and the core 4 is disposed on the outer circumference of the motor shaft 2 so as to surround the motor shaft 2. In addition, the outer periphery of the core 4 is disposed in the form of a permanent magnet (5) is fixedly attached to the housing (1).

상기와 같은 종래의 모터 구조에서 모터가 작동할 때에 상기 모터축과 함께 상기 코어가 고속으로 회전하면서 특히 많은 열을 발생시키게 되는 데, 상기 하우징은 거의 밀폐되어 있기 때문에 상기 코어에서 발생하는 열을 적절히 외부로 방출하여 냉각시키기가 어려운 구조로 되어 있다.In the conventional motor structure as described above, when the motor is operated, the core rotates at a high speed with the motor shaft to generate particularly a lot of heat, and since the housing is almost enclosed, the heat generated from the core is properly adjusted. It is a structure that is difficult to cool to release to the outside.

특히 운전자가 조향핸들을 좌우로 최대 스트로크로 반복해서 조작할 경우에 모터에 부하가 걸려 모터의 내부에서 열이 많이 발생하고, 이 열은 모터에 치명적인 성능의 저하를 가져오게 되며, 열이 지속적으로 발생하게 되면 모터 내부의 코일이 단선되면서 모터가 손상되게 된다.In particular, when the driver repeatedly manipulates the steering wheel to the maximum stroke from side to side, a load is applied to the motor, which generates a lot of heat inside the motor, and this heat causes fatal deterioration of the motor. If this occurs, the coil inside the motor is broken and the motor is damaged.

따라서 모터 내부의 열을 가능한 한 신속히 방출시켜서 모터의 성능을 적절히 유지해야 하지만 종래의 전동식 동력조향장치에서 사용되는 DC 모터는 거의 밀 폐된 구조를 하고 있기 때문에 열을 적절히 방열시킬 수 없었고, 이 때문에 별도의 과열방지(Overheat protection) 로직을 갖고 있었다.Therefore, it is necessary to release the heat inside the motor as quickly as possible to maintain the performance of the motor properly. However, since the DC motor used in the conventional electric power steering system is almost closed, the heat cannot be properly radiated. Had overheat protection logic.

상기 모터의 과열방지 로직의 원리는 운전자가 조향핸들을 최대 스트로크로 반복해서 조작하여 모터에 열이 일정 수준 이상으로 상승하면 이를 감지하여 모터에 공급되는 전류를 서서히 줄이고, 종국에는 모터에 공급되는 전력을 완전히 중단해서 모터의 작동을 중지시킴으로써 모터에 의한 조향핸들의 조작 보조력이 중단됨에 따라 매뉴얼 스티어링과 동일한 상태가 된다.The principle of the overheat prevention logic of the motor is that the driver repeatedly manipulates the steering wheel at the maximum stroke to detect when the heat rises above a certain level and gradually reduces the current supplied to the motor, and eventually the power supplied to the motor. By completely stopping the motor and stopping the operation of the motor, the steering assistance of the steering wheel by the motor is interrupted, which is the same as the manual steering.

상기와 같은 과열방지 로직에 의해 모터의 작동이 중지되는 동안에 모터는 자연 냉각에 의해 냉각되는 데, 이와 같이 모터의 작동이 중지되면서 냉각되는 수분 혹은 수십 분 동안에 조향핸들의 조작이 대단히 무거워져 운전자에게 불편함을 주게 되었다.The motor is cooled by natural cooling while the operation of the motor is stopped by the overheat prevention logic as described above. Thus, the steering wheel becomes very heavy during the minutes or tens of minutes when the motor is stopped. It was uncomfortable.

한편 모터의 발열을 줄이기 위해 모터의 크기와 용량을 증대시키는 방안을 고려해 볼 수 있지만, 이는 차량의 중량 및 원가를 상승시키는 문제점이 있게 된다.On the other hand, the method of increasing the size and capacity of the motor can be considered to reduce the heat generation of the motor, but this causes a problem of increasing the weight and cost of the vehicle.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 모터의 구동시에 모터의 구동력을 이용하여 모터의 내부 및 외부로 냉각 공기를 강제적으로 순환시켜 모터가 효과적으로 냉각되도록 함으로써 모터의 크기 및 용량을 줄여서 차량의 원가 절감을 도모할 수 있고, 모터의 과열로 인한 모터의 작동 중지를 방지하여 운전 자에게 항상 적절한 조향핸들의 조작력을 보조할 수 있게 되어 전동력 동력조향장치의 이용 효율과 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, by reducing the size and capacity of the motor by forcibly circulating the cooling air into and out of the motor by using the driving force of the motor when the motor is driven to effectively cool the motor. It is possible to reduce the cost of the vehicle and to prevent the operation of the motor due to the overheating of the motor, so that the driver can always assist the steering wheel with proper steering force, which improves the efficiency of use of the electric power steering device and the merchandise of the vehicle. It is an object of the present invention to provide a motor cooling device of an electric power steering device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터의 모터축에 일체로 회전되게 장착된 팬과, 상기 모터의 내부 공기를 모터의 외부로 상기 팬의 회전력을 이용해서 순환시키는 공기순환파이프 및, 이 공기순환파이프에 설치된 다수개의 방열핀을 구비하고 있다.The present invention for achieving the above object, the fan is mounted integrally with the motor shaft of the motor, an air circulation pipe for circulating the internal air of the motor to the outside of the motor by using the rotational force of the fan, A plurality of heat dissipation fins provided in the air circulation pipe are provided.

본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치에 의하면, 모터의 구동시에 모터축에 장착된 팬이 회전하면서 모터 외부의 공기가 모터 내부로 강제적으로 유입되어 모터를 냉각시킴과 더불어 모터 내부로 유입된 공기는 다시 모터 외부로 순환되면서 방열핀을 통해 외부로의 열교환으로 재차 냉각됨에 따라 모터가 항상 적절히 냉각됨으로써, 모터의 과열로 인한 손상을 방지함과 더불어 모터를 냉각시키기 위해 모터의 작동을 중지시킬 필요가 없어서 전동식 동력조향장치의 작동 효율이 향상되고, 모터의 과열을 방지하기 위해 모터의 크기와 용량을 증대시킬 필요가 없으므로 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 차량의 상품성도 향상되는 등의 효과가 있다. According to the motor cooling apparatus of the electric power steering apparatus according to the present invention, while the fan is mounted on the motor shaft when the motor is driven, the air outside the motor is forced to flow into the motor to cool the motor and flow into the motor. As the air is circulated back to the outside of the motor and cooled again by heat exchange to the outside through the heat radiating fins, the motor is always properly cooled, thereby preventing the motor from being overheated and stopping the motor to cool the motor. This eliminates the need to increase the operating efficiency of the electric power steering system and eliminates the need to increase the size and capacity of the motor to prevent overheating of the motor. It has the effect of being.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명에 따라 모터냉각장치가 구비된 전동식 동력조향장치의 모터의 절개 사시도가 도시되어 있는 바, 즉 일측이 개구된 원통 형상을 한 모터 하우징(11)의 하부에는 브러시(12)가 장착되어 모터 하우징의 개구부를 막아 주게 되어 있고, 상기 모터 하우징(11)의 길이방향을 따라 연장된 형태의 모터축(13)이 모터 하우징(11)의 내부에 삽입되어서 그 양단이 모터 하우징의 상부와 브러시에 각각 회전가능하게 끼워져 지지된다.FIG. 2 is a cutaway perspective view of a motor of an electric power steering apparatus equipped with a motor cooling device according to the present invention, that is, a brush 12 is provided at a lower portion of the motor housing 11 having an open cylindrical shape on one side thereof. It is mounted to block the opening of the motor housing, the motor shaft 13 of the form extending in the longitudinal direction of the motor housing 11 is inserted into the motor housing 11 so that both ends of the upper portion of the motor housing And are rotatably fitted to and to the brush, respectively.

상기 모터축(13)의 외주에는 코어(14)가 모터축(13)을 감싸는 형태로 배치되어 모터축과 함께 회전하도록 장착되며, 상기 코어(14)의 외주에는 영구자석(15)이 감싸는 형태로 배치되어 상기 하우징(11)에 고정되게 부착되어 있다.A core 14 is disposed on the outer circumference of the motor shaft 13 so as to surround the motor shaft 13 and is mounted to rotate together with the motor shaft. A permanent magnet 15 is wrapped on the outer circumference of the core 14. It is arranged to be fixed to the housing (11).

상기 코어(14)의 상부에서 모터축(13)에는 팬(16)이 모터축(13)과 일체로 회전되게 장착되고, 상기 모터 하우징(11)의 상부에는 공기순환파이프(17)의 일단이 모터 하우징의 내부와 연통되게 연결됨과 더불어 상기 공기순환파이프(17)의 타단은 상기 브러시와 인접한 모터 하우징의 하부에 모터 하우징의 내부와 연통하도록 연결되어 있으며, 상기 공기순환파이프(17)의 외주에는 공기순환파이프의 길이방향을 따라 다수개의 방열핀(18)이 일정 간격을 두고 부착되어 있다.The fan 16 is mounted to the motor shaft 13 so as to be integrally rotated with the motor shaft 13 at the upper portion of the core 14, and one end of the air circulation pipe 17 is provided at the upper portion of the motor housing 11. The other end of the air circulation pipe 17 is connected to communicate with the inside of the motor housing, and is connected to communicate with the inside of the motor housing at a lower portion of the motor housing adjacent to the brush, and on the outer circumference of the air circulation pipe 17. A plurality of heat radiation fins 18 are attached at regular intervals along the longitudinal direction of the air circulation pipe.

이에 따라 도 3에 단면도로 도시한 바와 같이, 모터가 구동하여 모터축이 회전할 때에 모터축과 함께 상기 팬이 일체로 회전하고, 상기 팬의 회전으로 모터 내부의 공기가 강제적으로 순환하게 된다. 즉 도 3에서 화살표로 도시한 바와 같이 팬의 회전에 따라 상기 공기순환파이프를 통해 모터 외부의 공기가 모터 내부로 유입되면서 모터 내부의 코어와 같은 발열부와 열교환을 통해 냉각시켜 주고, 가열된 공기는 다시 공기순환파이프를 통해 모터 하우징의 외부로 유출된다.Accordingly, as shown in the sectional view of FIG. 3, when the motor is driven and the motor shaft rotates, the fan rotates integrally with the motor shaft, and the air inside the motor is forced to circulate by the rotation of the fan. That is, as shown by the arrow in Figure 3, the air outside the motor is introduced into the motor through the air circulation pipe in accordance with the rotation of the fan is cooled by heat exchange with a heat-generating part such as the core inside the motor, heated air Is again flown out of the motor housing through the air circulation pipe.

상기 공기순환파이프를 통해 모터 외부로 유출된 냉각공기는 방열핀을 통해 외부와의 열교환으로 재차 냉각된 다음에 다시 모터 내부로 유입되어 모터를 효과적으로 냉각시켜 주게 되는 것이다.Cooling air leaked to the outside of the motor through the air circulation pipe is cooled again by heat exchange with the outside through the heat radiation fins and then introduced into the motor again to effectively cool the motor.

상기와 같은 구조에서는 모터의 구동 속도가 증가할수록 팬의 회전속도도 비례해서 증가되면서 냉각공기의 순환속도도 증가되어 모터의 냉각효율이 향상되므로, 모터의 구동시에 항상 최적으로 모터를 냉각시킬 수 있게 되는 것이다.In the above structure, as the driving speed of the motor increases, the rotational speed of the fan increases proportionally and the circulation speed of the cooling air increases, thereby improving the cooling efficiency of the motor. Therefore, the motor can be optimally cooled at the time of driving the motor. Will be.

도 1은 종래 기술에 따른 전동식 동력조향장치의 단면도,1 is a cross-sectional view of the electric power steering apparatus according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 절개 사시도,2 is a cutaway perspective view of the electric power steering apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the electric power steering apparatus according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

11-모터 하우징 12-브러시11-motor housing 12-brush

13-모터축 14-코어13-motor shaft 14-core

15-영구자석 16-팬15-permanent magnet 16-fan

17-공기순환파이프 18-방열핀17-air circulation pipe 18-heat radiating fin

Claims (5)

모터의 모터축에 일체로 회전되게 장착된 팬과, 상기 모터의 내부 공기를 모터의 외부로 상기 팬의 회전력을 이용해서 순환시키는 공기순환파이프 및, 이 공기순환파이프에 설치된 다수개의 방열핀을 구비한 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치.A fan mounted integrally with the motor shaft of the motor, an air circulation pipe for circulating the internal air of the motor to the outside of the motor by using the rotational force of the fan, and a plurality of heat radiation fins provided in the air circulation pipe. Motor cooling device for electric power steering system. 청구항 1에 있어서, 상기 모터축은 일측이 개구된 원통 형상을 한 모터 하우징의 내부에 삽입되어 회전가능하게 지지되고, 상기 모터 하우징의 개구부는 브러시에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치.The motor of an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the motor shaft is rotatably supported by being inserted into a motor housing having a cylindrical shape having one side opened, and the opening of the motor housing is sealed by a brush. Chiller. 청구항 2에 있어서, 상기 모터 하우징의 내부에서 상기 모터축의 외주에 코어가 장착되고, 상기 코어의 상부 모터축에 상기 팬이 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치.The motor cooling apparatus of claim 2, wherein a core is mounted on an outer circumference of the motor shaft within the motor housing, and the fan is installed on an upper motor shaft of the core. 청구항 2에 있어서, 상기 모터 하우징의 상부에는 상기 공기순환파이프의 일단이 모터 하우징의 내부와 연통되게 연결됨과 더불어 상기 공기순환파이프의 타단은 상기 브러시와 인접한 모터 하우징의 하부에 모터 하우징의 내부와 연통하도록 연결된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치.The upper part of the motor housing is connected to the one end of the air circulation pipe in communication with the interior of the motor housing and the other end of the air circulation pipe is in communication with the inside of the motor housing in the lower portion of the motor housing adjacent to the brush. Motor cooling apparatus of an electric power steering device, characterized in that connected to. 청구항 2에 있어서, 상기 방열핀은 상기 공기순환파이프의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개로 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 모터냉각장치.The motor cooling apparatus of claim 2, wherein the heat dissipation fins are installed in plural at regular intervals along the longitudinal direction of the air circulation pipe.
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