KR20110095667A - 차량용 인휠 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 주행시 바퀴 내로 유입되는 공기를 이용하여 보다 효율적으로 인휠 모터의 냉각이 되도록 한 하우징 구조를 갖는 인휠 모터에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 차량 바퀴의 내부에 설치되는 인휠 모터에 있어서, 인휠 모터의 하우징에는 차체의 내측에서 외측으로 유동하는 공기가 통과하는 냉각홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 인휠 모터를 제공한다.
이러한 본 발명의 인휠 모터는 다수의 냉각홈이 형성되어 차량 주행시 차체의 내측에서 외측으로 이동하는 공기들이 상기 냉각홈을 통해 지나감에 따라 공기와 하우징 간의 접촉면적이 증대되어 열교환 효과가 향상되므로 보다 효율적으로 인휠 모터가 냉각될 수 있는 것이다.

Description

차량용 인휠 모터{In-wheel motor for vehicle}

본 발명은 차량용 인휠 모터에 관한 것으로, 보다 자세하게는 차량 주행시 바퀴 내로 유입되는 공기를 이용하여 보다 효율적으로 인휠 모터의 냉각이 되도록 한 하우징을 갖는 인휠 모터에 관한 것이다.

인휠 모터(In-wheel motor)는 가솔린 또는 디젤 자동차에서 엔진-미션-구동축을 통한 동력전달에 의해 바퀴가 회전구동하는 방식과는 달리, 휠 림 내부에 모터를 내장시켜 이 모터에 의해 휠에 직접 동력이 전달되도록 하여 자동차를 달리게 하는 직접구동(Direct Dirve)모터이다.

이러한 인휠 모터는 엔진, 변속기나 차동기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있기 때문에 차량의 무게를 감소시킬 수 있으며, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있어 전기자동차 및 하이브리드 자동차용 모터로 각광받고 있다.

또한, 상기 인휠 모터가 장착된 자동차는 차체 내부공간 확보로 작업과 조립이 쉽고 주행 중 유지보수 및 교환이 용이하며 비상 운전이 가능하다는 점 등 다양한 장점을 갖고 있다.

도 6은 종래 인휠 모터가 휠 내부에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이 인휠 모터(100)는 하우징(110)의 외측에 브레이크 디스크 및 바퀴(200)의 림 휠(210)이 결합고정되고, 바퀴(200)의 타이어(220)는 인휠 휠(210)의 외부 둘레를 따라 위치된다.

이러한 인휠 모터는 도시되지는 않았지만, 크게 스테이터와 코일과 로터 등으로 구성될 수 있다. 여기서 스테이터와 로터는 회전축을 중심으로 차폭방향으로 소정간격 이격되어 배치된 원반형상을 이룬 스테이터 브래킷 및 로터 브래킷에 각각 고정되어 지지되는 것으로, 상기 스테이터 브래킷은 차체에 고정되어 회전이 불가능하고, 로터 브래킷은 림 휠, 디스크 브레이크의 각 회전중심이 회전축에 일치시키도록 하여 체결함으로써 동시에 회전가능하게 결합된다.

또한, 상기 스테이터 내에는 둘레방향으로 다수의 코일이 배열되고, 로터 내에는 마찬가지로 둘레방향으로 다수의 마그넷이 배열되어 있다. 이러한 스테이터의 각 코일에 순차적으로 전력이 공급되면 코일의 여자에 수반하여 마그넷과의 사이에 자계가 발생되어 로터에 회전력, 즉 모터 토오크를 발생시키고, 회전축을 중심으로 하여 로터 브래킷, 바퀴가 일체로 회전하여 노면과의 사이에 구동이 발생될 수 있다.

그러나 이러한 인휠 모터가 장착된 차량은 고속 주행시나 언덕에서 높은 출력이 요구되는 경우 냉각이 원활하게 이루어지지 않아 모터에서 발생하는 열로 인해 모터의 성능이 저하되는 문제점을 갖고 있었다.

따라서 모터의 성능저하를 막기 위해서는 냉각효율을 향상시키는 것이 중요하였다. 이에 종래 인휠 모터에는 로터 브래킷에 통풍구멍을 형성하여 이 통풍구멍을 통해 모터의 냉각이 이루어지도록 하였다. 그러나 이는 냉각 효율이 낮아 모터의 성능을 극대화하기에는 그 효과가 극히 미미하였다.

또한, 상기 통풍구멍이 자동차 바퀴의 림 휠이 위치된 부위에 형성됨에 따라 주행시 공기의 유입은 극히 미미하여 실질적인 냉각효율이 낮았고, 공기유입과 함께 먼지나 수분 등의 불순물이 유입되어 인휠 모터의 고장을 유발할 수 있는 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,

차량의 주행시 유입되는 공기를 이용하여 인휠 모터를 냉각시키고, 공기 유입에 따른 모터 내의 불순물 유입을 방지할 수 있는 차량용 인휠 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 브레이크 작동으로 인한 열전달을 최소화하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉각효율을 더욱 향상시키는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

차량 바퀴의 내부에 설치되는 인휠 모터에 있어서,

상기 인휠 모터의 하우징에는 그 외주면을 따라 차체의 내측에서 외측으로 유동하는 공기가 통과하는 냉각홈이 형성된 것을 특징으로 하는 인휠 모터를 제공한다.

또한, 상기 냉각홈은 하우징의 전면 내측에서 후면 외측으로 연결되는 사선형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 내측면에는 다수의 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각홈의 내측에는 다수의 냉각돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 인휠 모터는 다수의 냉각홈이 형성되어 차량 주행시 차체의 내측에서 외측으로 이동하는 공기들이 상기 냉각홈을 통해 지나감에 따라 공기와 하우징간의 접촉면적이 증대되어 열교환 효과가 향상되므로 보다 효율적으로 인휠 모터가 냉각될 수 있고, 상기 냉각홈이 공기 유동방향과 유사하게 형성되어 있어 보다 원활한 공기 유통이 가능하다. 아울러 공기가 유입되는 하우징의 내측면이 폐쇄된 구조를 갖기 때문에 하우징의 내부로 불순물이 침투되어 인휠 모터의 작동오류와 같은 고장이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 냉각핀의 형성으로 브레이크 작동시 발생된 열이 인휠 모터로 전달되는 것을 최소화할 수 있고, 냉각핀으로 인한 난류흐름으로 방열효과가 증대되어 냉각효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 냉각돌기를 통해 유도되는 와류현상으로 인해 공기가 난류흐름을 갖게 되고, 이에 따라 대류 열전달계수가 증가되어 보다 활발하게 열전달 현상이 나타날 수 있게 되므로 보다 효과적으로 인휠모터를 냉각시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 인휠 모터를 보인 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 2의 인휠 모터가 냉각되는 원리를 보인 개념도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 인휠 모터를 보인 정면도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 인휠 모터를 보인 정면도.
도 6은 종래 인휠 모터가 휠 내부에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도.

이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 인휠 모터를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 인휠 모터는 차량 바퀴의 내부에 설치되는 인휠 모터에 관한 것으로, 상기 인휠 모터의 하우징(10)에는 그 외주면을 따라 차체의 내측에서 외측으로 유동하는 공기가 통과하는 냉각홈(11)이 형성된 것이다.

인휠 모터는 스테이터와 코일, 로터와 마그넷 등으로 구성된 전기모터로, 코일과 마그넷의 자계발생을 통해 차량의 바퀴가 회전되도록 하는 것이다. 이와 같은 인휠 모터는 이미 공지되어 있으므로 인휠 모터의 각 구성에 대한 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 이러한 인휠 모터의 하우징(10)에 냉각홈(11)을 형성하여 차량 주행시 차체의 바퀴로 유입되는 공기가 상기 냉각홈(11)으로 유통되도록 함으로써 인휠 모터를 냉각시키고, 하우징(10) 내부로 먼지 등과 같은 불순물이 유입되는 것을 방지하여 인휠 모터의 고장 등과 같은 작동오류를 방지하도록 한 것이다.

보다 구체적으로 살펴보면 상기 하우징(10)은 인휠 모터의 가장 외부에 형성되어 각 구성을 보호하는 것으로, 이러한 하우징(10)의 외측에는 차량의 림 휠이 결합고정되고, 휠의 외부 둘레를 따라 타이어가 위치된다.

이때 보다 구체적으로 상기 하우징(10)은 원통형으로 형성되어 하우징의 내측면(10a)은 폐쇄되어 있고, 하우징의 외측면(10b)은 관통된 구멍이 형성된 것으로, 상기 하우징의 외측면(10b)에 형성된 구멍으로 로터, 감속기와 연결된 회전축이 돌출되어 나와 휠 및 브레이크 디스크 등과 연결된다.

여기서 상기 하우징의 내측면(10a)은 차체의 내측을 향하도록 결합고정되고, 하우징의 외측면(10b)은 차체의 외측을 향하도록 결합고정되며, 이와 같은 인휠 모터의 고정은 통상적으로 휠에 인휠모터를 고정시키는 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이러한 상기 하우징(10)의 외주면에는 다수개의 냉각홈(11)이 형성된다. 상기 냉각홈(11)은 차량 주행시 바퀴로 유입되는 공기가 하우징(10)을 통과하여 원활하게 외부로 흐를 수 있도록 하기 위한 것으로, 차체의 내측에서 외측으로 유동하는 공기가 통과하도록 형성된다.

이때 차량 주행시 바퀴로 유입되는 공기의 흐름은 통상적으로 차량의 외측에서 차량의 내측으로 유동되는 양보다 차량의 내측에서 차량의 외측으로 유동되는 양이 더 많기 때문에 상기와 같이 차체의 내측에서 외측으로 유동되도록 냉각홈(11)을 형성하면 공기와 하우징(10)과의 접촉면적이 보다 증대될 수 있으며, 보다 원활하게 공기가 통과할 수 있다. 따라서 상기 냉각홈(11)은 공기가 차량의 내측에서 차량의 외측으로 유동되는 방향을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 공기의 흐름은 도 3에 도시된 바와 같이 차량 주행 중에 발생되는 것이므로 차량의 내측 전면으로 유입되어 차량의 외측 후면으로 유출되는 사선방향의 흐름을 갖게 된다. 따라서 상기 냉각홈(11)은 하우징(10)의 전면 내측에서 후면 외측으로 연결되는 사선형태로 형성되는 것이 바람직하다.

이때 상기 냉각홈(11)은 사각이나 삼각형의 홈으로 형성될 수도 있지만, 냉각홈(11)이 유선형의 홈으로 형성되는 것이 공기유동이 보다 원활할 수 있어 바람직하다.

이와 같이 사선형태로 형성된 냉각홈(11)은 차량 주행시 공기가 보다 많이 흐르는 방향과 유사 또는 동일하게 형성되기 때문에 보다 많은 양의 공기가 하우징(10)의 외면을 통과하여 나갈 수 있으며, 이와 같이 공기가 냉각홈(11)을 통과하면서 인휠 모터에서 발생하는 열을 공랭방식에 의해 냉각시킬 수 있는 것이다.

아울러 상기 냉각홈(11)은 다수개 형성되므로 공기와 하우징(10) 간의 접촉면적이 증가되어 열교환성능이 향상되고, 이에 따라 냉각효율이 더욱 향상될 수 있다.

또한, 차량 주행시 보다 많은 공기가 유입되는 바퀴의 내측에 위치한 하우징의 내측면은 폐쇄되어 있기 때문에 공기유입으로 인한 먼지, 수분 등과 같은 불순물이 인휠 모터 내로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 상기와 같은 불순물로 인하여 인휠 모터의 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 차량의 주행시 도 2의 인휠 모터가 냉각되는 원리를 보인 개념도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 인휠 모터가 적용된 차량은 주행시 차체(1)의 내측으로 유입되어 바퀴를 통과하여 차체(1)의 외측으로 흐르게 되며, 이때 공기의 유동방향과 인휠 모터의 하우징(10)에 형성된 냉각홈(11)의 형태가 유사하기 때문에 바퀴를 통과할 때 상기 냉각홈(11)으로 공기가 원활하게 통과되어 차체(1)의 외부로 흐를 수 있고 이에 따라 인휠 모터의 냉각이 이루어지는 것이다.

즉, 상기와 같은 냉각홈이 형성된 본 발명에 따른 차량용 인휠 모터는 차량 주행시 차체의 내측에서 외측으로 이동하는 공기들이 바퀴의 림 휠에 형성된 구멍을 통해 바퀴 내부로 유입되어 인휠 모터의 하우징을 통과하여 빠져나가게 되는데, 이때 상기 하우징에 형성된 다수의 냉각홈을 통해 지나감에 따라 공기와 하우징간의 접촉면적이 증대되어 열교환 효과가 향상되므로 보다 효율적으로 인휠 모터가 냉각될 수 있고, 상기 냉각홈이 공기 유동방향과 유사하게 형성되어 있어 보다 원활한 공기 유통이 가능하다. 아울러 공기가 유입되는 하우징의 내측면이 폐쇄된 구조를 갖기 때문에 하우징의 내부로 불순물이 침투되어 인휠 모터의 작동오류와 같은 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 인휠 모터를 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 하우징의 내측면(10a)에는 다수의 냉각핀(12)이 형성될 수 있다.

상기 냉각핀(12)은 브레이크 작동시 발생되는 열이 인휠 모터로 전달되는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 냉각핀(12)은 하우징의 내측면(10a)에 수직으로 돌출되어 형성된다. 이때 상기 냉각핀(12)은 하우징의 내측면(10a)을 따라 길게 다수개 형성된다.

이와 같은 냉각핀(12)이 형성되면 인휠 모터의 하우징(10)의 표면적이 증가되어 바퀴 내로 유입되는 공기와의 접촉면적이 증대되므로 보다 효율적으로 외부공기와 인휠 모터간의 열이동이 나타날 수 있다. 또한, 상기 냉각핀(12)은으로 인하여 바퀴 내로 유입되는 공기가 냉각핀 부근에서 난류(turbulence)상태로 되어 방열효과가 향상될 수 있다.

따라서 브레이크 작동시 발생된 열이 냉각핀으로 인한 난류흐름으로 방열효과가 증대되어 인휠 모터로 전달되는 것을 최소화할 수 있고, 냉각효율이 향상될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 인휠 모터를 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이 상기 냉각홈(11)의 내측에는 다수의 냉각돌기(13)가 형성될 수 있다.

이러한 냉각돌기(13)는 바퀴 내로 유입된 공기가 냉각홈(11)을 따라 유통될 때 와류현상을 일으키도록 하기 위한 것으로, 냉각홈(11)의 내측면에 다수개 형성되되, 냉각돌기(13)가 도 5a에 도시된 것과 같이 냉각홈(11)의 내측면과 수직으로 돌출된 얇은 돌기 형태로 형성되어 와류현상이 나타나도록 할 수도 있고, 도 5b에 도시된 것과 같이 냉각홈(11)의 내측면에 다수개 형성되되, 각 냉각돌기(13)의 위치가 서로 어긋나게 형성되어 와류현상을 유도할 수도 있다.

이와 같이 형성된 냉각돌기를 통해 와류현상이 유도되고, 이로 인해 공기가 난류흐름을 갖게 되어 대류 열전달계수가 증가되고, 이에 따라 보다 활발하게 열전달 현상이 나타날 수 있어 보다 효과적으로 인휠모터를 냉각시킬 수 있게 되는 것이다.

1: 차체 2: 바퀴
10: 하우징
10a: 하우징의 내측면 10b: 하우징의 외측면
11: 냉각홈 12: 냉각핀
13: 냉각돌기

Claims (4)

1. 차량 바퀴의 내부에 설치되는 인휠 모터에 있어서,
   상기 인휠 모터의 하우징(10)에는 차체(1)의 내측에서 외측으로 유동하는 공기가 통과하는 냉각홈(11)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 인휠 모터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각홈(11)은 하우징(10)의 전면 내측에서 후면 외측으로 연결되는 사선형태로 형성되는 것을 특징로 하는 차량용 인휠 모터.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 하우징의 내측면(10a)에는 다수의 냉각핀(12)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 인휠 모터.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 냉각홈(11)의 내측에는 다수의 냉각돌기(13)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 인휠 모터.

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