KR20150051682A - 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오일 냉각 방식 모터의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 스테이터가 내부에 고정된 하우징, 상기 하우징의 길이 방향을 따라 양측에 각각 장착되는 프론트 커버와 리어 커버, 상기 하우징의 길이 방향으로 관통하고 양단이 상기 프론트 커버와 리어 커버의 베어링에 회전 지지되는 로터 축, 상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 로터 축에 대하여 회전 가능하게 지지되어 상기 스테이터의 자기장에 의해 회전되는 로터, 상기 프론트 커버와 리어 커버의 마주보는 내측면에 각각 형성되고, 상기 하우징의 내부 바닥에 저장되는 오일이 상기 로터의 처닝에 의해 비산되어 일시적으로 수용되는 프론트 오일 공급 홈과 리어 오일 공급 홈 및 상기 프론트 오일 공급 홈과 리어 오일 공급 홈에 각각 연통하고 하측으로 형성되는 프론트 커버 유로와 리어 커버 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조를 제공한다.

Description

오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조{COOLING STRUCTURE OF OIL COOLING MOTOR}
본 발명은 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오일 냉각 방식 모터의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 관한 것이다.
최근, 차량 주행용 구동원으로서 엔진 외에 모터를 구비한 친환경 하이브리드 차량은 그 연비가 우수하기 때문에 미래형 차량으로 출시되고 있다.
하이브리드 차량에 탑재되는 모터는 필수적으로 냉각이 이루어져야 하는 바, 보통 15~20kW 이상의 모터의 경우 공냉식으로는 냉각이 충분하지 않으므로 수냉이나 유냉으로 모터를 냉각시키게 된다.
현재 출시되고 있는 하이브리드 차량용 모터(15~20kW급 이상)의 경우 유냉과 수냉을 동시에 사용하고 있으며, 이를 통해 코일 피복의 손상과 영구자석의 불가역 감자를 방지하여 모터의 출력 영역을 높이게 된다.
따라서, 15~20kW급 이상의 모터인 경우 냉각 방법이나 냉각 효율이 모터 설계 시의 큰 이슈가 되고 있다.
즉 종래기술에 의한 하이브리드 차량용 모터 냉각 방식은 모터 내의 고정자의 밑부분을 냉각유에 반쯤 잠기게 한 상태에서 펌핑을 통해 모터 상부에 오일을 흘려주고, 고정자 측에 형성된 냉각 유로를 통해서 오일이 중력에 의해 하단으로 흘러가게 하는 방식을 채택하고 있는 바, 이러한 모터 냉각 방식은 고정자의 냉각을 효율적으로 할 수는 있으나, 와전류에 의한 회전자 또는 영구자석의 발열을 효과적으로 냉각시킬 수 없다는 단점이 따르게 된다.
또한, 회전자 내에 유로를 만들어 샤프트의 중공 방향으로 오일을 주입하고, 로터가 회전할 때 회전자의 처닝(churning) 및 원심력에 의하여 오일을 비산시키는 방식도 공지되고 있으나, 회전자로부터 비산된 오일이 스테이터 코어만 냉각시키고, 직접적인 발열원이 되는 로터 축을 회전 지지하는 베어링 측의 냉각에는 취약하다는 단점이 있다.
한국등록특허 10-0969037 한국공개특허 10-2013-0027512
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 베어링에 직접 처닝된 오일 외에 벽면에 뿌려진 오일을 베어링에 공급하고, 공급된 오일 또한 일시적으로 저장하며 베어링 성능을 향상시킴으로써 궁극적으로 모터의 내구 성능을 향상시킬 수 있는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조는 스테이터가 내부에 고정된 하우징, 상기 하우징의 길이 방향을 따라 양측에 각각 장착되는 프론트 커버와 리어 커버, 상기 하우징의 길이 방향으로 관통하고 양단이 상기 프론트 커버와 리어 커버의 베어링에 회전 지지되는 로터 축, 상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 로터 축에 대하여 회전 가능하게 지지되어 상기 스테이터의 자기장에 의해 회전되는 로터, 상기 프론트 커버와 리어 커버의 마주보는 내측면에 각각 형성되고, 상기 하우징의 내부 바닥에 저장되는 오일이 상기 로터의 처닝에 의해 비산되어 일시적으로 수용되는 프론트 오일 공급 홈과 리어 오일 공급 홈 및 상기 프론트 오일 공급 홈과 리어 오일 공급 홈에 각각 연통하고 하측으로 형성되는 프론트 커버 유로와 리어 커버 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로터 축의 외주면에는 상기 프론트 커버 유로와 리어 커버 유로로부터 배출되는 오일이 경유하도록 프론트 베어링 및 리어 베어링이 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프론트 커버 유로는 하측으로 경사지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리어 커버 유로는 직립하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프론트 베어링 하측 일부 외주면을 감싸는 오일 가이드가 형성되고, 상기 오일 가이드의 단부는 상측으로 수직하도록 절곡되는 절곡부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리어 베어링을 감싸도록 형성되는 베어링 리테이너가 구비되고, 상기 베어링 리테이너 내주면의 상측 테두리 일부에는 길이 방향 돌출 형성되는 상부 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베어링 리테이너 내주면의 하측 테두리 일부에는 반경 방향 내측으로 돌출 형성되는 하부 돌기가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 의하면, 베어링에 직접 처닝된 오일 외에 벽면에 뿌려진 오일을 베어링에 공급하고, 공급된 오일 또한 저장하여 베어링 성능을 향상하여 궁극적으로 모터의 내구 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 프론트 커버를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 리어 커버를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조의 프론트 커버에 오일 가이드가 적용된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조의 프론트 커버에 오일 가이드가 적용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 오일 가이드의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조의 리어 커버에 베어링 리테이너가 적용된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조의 리어 커버에 베어링 리테이너가 적용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 베어링 리테이너를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조는 하우징(100), 프론트 커버(200), 리어 커버(300), 로터 축(400), 로터(410), 프론트 오일 공급 홈(210), 리어 오일 공급 홈(310), 프론트 커버 유로(220), 리어 커버 유로(320), 프론트 베어링(510) 및 리어 베어링(520)을 포함한다.
상기 하우징(100)의 내부에는 스테이터(110)가 고정된다. 그리고 상기 하우징(100) 내의 중심에서 회전 가능하도록 구비되고 상기 스테이터(110)의 반경 내측에 배치되는 로터 축(400)이 상기 스테이터(110)의 자기장에 의해 회전된다. 이때 상기 로터 축(400)과 일체로 회전되는 로터(410)가 회전되며 상기 하우징(100)의 내부 바닥에 충전되는 냉각용 오일에 회전 시마다 잠기게 되어 처닝(churning)하게 된다.
또한, 상기 하우징(100)의 길이 방향을 따라 양단에 프론트 커버(200)와 리어 커버(300)가 각각 장착된다. 여기서 상기 로터 축(400)이 상기 프론트 커버(200)와 리어 커버(300)의 중심에 관통되도록 배치된다.
상기 프론트 커버(200)와 리어 커버(300)의 마주보는 내측면에는 각각 프론트 오일 공급 홈(210)과 리어 오일 공급 홈(310)이 형성된다. 상기 프론트 오일 공급 홈(210)과 리어 오일 공급 홈(310)은 상기 하우징(100)의 바닥에 저장된 오일이 상기 로터(410)의 처닝에 의해 비산되어 일시적으로 수용되도록 움푹 패인 형상으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 프론트 오일 공급 홈(210)과 리어 오일 공급 홈(310)과 각각 연통되는 프론트 커버 유로(220)와 리어 커버 유로(320)가 구비된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 프론트 커버를 나타낸 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 프론트 커버(200)는 중심에 로터 축(400)을 회전 지지할 수 있도록 프론트 베어링(510)이 구비된다. 이때, 상기 프론트 커버(200)의 프론트 오일 공급 홈(210)과 연통되도록 양단에 프론트 커버 유로 입구(221) 및 프론트 커버 유로 출구(222)를 갖는 프론트 커버 유로(220)가 형성된다. 또한 상기 프론트 커버 유로(220)는 상기 프론트 베어링(510)을 향하도록 경사 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 리어 커버를 나타낸 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 리어 커버(300)는 중심에 로터 축(400)을 회전 지지할 수 있도록 리어 베어링(520)이 구비된다. 이때, 상기 리어 커버(300)의 리어 오일 공급 홈(310)과 연통되도록 양단에 리어 커버 유로 입구(321) 및 리어 커버 유로 출구(322)를 갖는 리어 커버 유로(320)가 형성된다. 여기서 상기 리어 커버 유로(320)는 리어 베어링(520)을 향하여 직립하도록 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조의 프론트 커버에 오일 가이드가 적용된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조의 프론트 커버에 오일 가이드가 적용된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 오일 가이드의 사시도이다. 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 오일 가이드(600)는 프론트 커버(200)의 프론트 베어링(510)의 하단 외주면을 일부 감싸도록 상기 프론트 베어링(510)의 곡면에 대응되는 형상의 만곡부(610)가 형성될 수 있다. 여기서 프론트 커버 유로(220)를 통하여 배출되는 냉각용 오일이 상기 프론트 베어링(510)의 외주면을 따라 상기 오일 가이드(600)에 저장되도록 한다. 즉 상기 오일 가이드(600)는 상기 프론트 베어링(510)의 축 방향을 따라 연장되고 그 단부에는 수직하게 절곡되는 절곡부(620)를 형성함으로써 그 내부의 공간에 냉각용 오일이 저장될 수 있도록 한다. 상기 오일 가이드(600)는 프론트 커버(200)에 장착될 수 있도록 볼트 등의 결합 수단을 적용할 수 있도록 브래킷(630)이 형성될 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조의 리어 커버에 베어링 리테이너가 적용된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조의 리어 커버에 베어링 리테이너가 적용된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조에 적용되는 베어링 리테이너를 나타낸 사시도이다. 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이 리어 커버(300)에 장착되고, 리어 커버(300)와 동축 상에 배치되는 리어 베어링(520)을 감싸 지지하도록 베어링 리테이너(700)가 구비된다. 여기서 상기 베어링 리테이너(700) 내주면의 상측 테두리 일부에는 길이 방향으로 상부 돌기(710)가 돌출 형성된다. 상기 상부 돌기(710)는 리어 오일 공급 홈(310)으로부터 일시적으로 포집된 냉각용 오일이 상기 상부 돌기(710)에 의해 더욱 모아지게 된다.
또한, 상기 베어링 리테이너(700) 내주면의 하측 테두리 일부에는 반경 방향 내측으로 하부 돌기(720)가 돌출 형성됨으로써 흘러 내려온 냉각용 오일을 추가적으로 저장할 수 있도록 한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 하우징
110: 스테이터
200: 프론트 커버
210: 프론트 오일 공급 홈
220: 프론트 커버 유로
221: 프론트 커버 유로 입구
222: 프론트 커버 유로 출구
300: 리어 커버
310: 리어 오일 공급 홈
320: 리어 커버 유로
321: 리어 커버 유로 입구
322: 리어 커버 유로 출구
400: 로터 축
410: 로터
510: 프론트 베어링
520: 리어 베어링
600: 오일 가이드
610: 만곡부
620: 절곡부
630: 브래킷
700: 베어링 리테이너
710: 상부 돌기
720: 하부 돌기

Claims (7)

  1. 스테이터가 내부에 고정된 하우징;
    상기 하우징의 길이 방향을 따라 양측에 각각 장착되는 프론트 커버와 리어 커버;
    상기 하우징의 길이 방향으로 관통하고 양단이 상기 프론트 커버와 리어 커버의 베어링에 회전 지지되는 로터 축;
    상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 로터 축에 대하여 회전 가능하게 지지되어 상기 스테이터의 자기장에 의해 회전되는 로터;
    상기 프론트 커버와 리어 커버의 마주보는 내측면에 각각 형성되고, 상기 하우징의 내부 바닥에 저장되는 오일이 상기 로터의 처닝에 의해 비산되어 일시적으로 수용되는 프론트 오일 공급 홈과 리어 오일 공급 홈; 및
    상기 프론트 오일 공급 홈과 리어 오일 공급 홈에 각각 연통하고 하측으로 형성되는 프론트 커버 유로와 리어 커버 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터 축의 외주면에는 상기 프론트 커버 유로와 리어 커버 유로로부터 배출되는 오일이 경유하도록 프론트 베어링 및 리어 베어링이 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프론트 커버 유로는 하측으로 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리어 커버 유로는 직립하도록 형성된 것을 특징으로 하는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 프론트 베어링 하측 일부 외주면을 감싸는 오일 가이드가 형성되고, 상기 오일 가이드의 단부는 상측으로 수직하도록 절곡되는 절곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리어 베어링을 감싸도록 형성되는 베어링 리테이너가 구비되고, 상기 베어링 리테이너 내주면의 상측 테두리 일부에는 길이 방향 돌출 형성되는 상부 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베어링 리테이너 내주면의 하측 테두리 일부에는 반경 방향 내측으로 돌출 형성되는 하부 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 방식 모터용 냉각 구조.
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