KR20210094804A

KR20210094804A - 모터의 코일 냉각장치

Info

Publication number: KR20210094804A
Application number: KR1020200008487A
Authority: KR
Inventors: 임정윤
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2021-07-30
Also published as: DE202020107583U1; US11824402B2; CN213959887U; US20210226487A1

Abstract

본 발명은 모터의 코일 냉각장치에 관한 것으로, 고정자 코일 다발의 권선단부를 커버하며 고정자에 결합되고, 내부에 유체가 유동가능한 유로가 형성되는 냉각캡부와, 냉각캡부의 일측부에 형성되고, 냉각캡부의 내부로 유체가 유입되는 유입로를 이루는 유입유로부와, 냉각캡부의 타측부에 형성되고, 냉각캡부의 외부로 유체가 배출되는 배출로를 이루는 배출유로부와, 냉각캡부를 고정자 또는 모터하우징에 고정하는 캡고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 코일 냉각장치{APPARATUS FOR COOLING COIL OF MOTOR}

본 발명은 모터의 코일 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터에 구비되는 코일을 냉각시키기 위한 모터의 코일 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 전기자동차와 전기 자동차에는 구동 모터가 구비되며, 구동 모터 구동 시 과열이 주요하게 발생되는 고정자 코일을 냉각시킴에 있어서는, 모터하우징을 냉각시키는 것에 의해 모터하우징과 접하는 고정자와 고정자 코일을 간접적으로 냉각하거나, 고정자 코일에 냉각 유체를 직접 분사하여 고정자 코일을 냉각하고 있다.

그러나 모터하우징을 통해 고정자 코일을 간접적으로 냉각하는 경우에는, 고정자 코일의 냉각 효율이 낮고, 고정자 코일에 오일을 직접 분사하여 냉각하는 경우에는, 오일이 고정자 코일에 고르게 분사되지 못해 고정자 코일의 냉각이 불균일하게 이루어진다는 문제점이 있었다.

차량용 구동 모터는 점차 내연기관을 대체하여 고출력으로 개발이 이루어지고 있는 경향이나, 상기와 같이 고정자 코일의 냉각효율, 냉각 신뢰성을 확보하기 어려운 문제점으로 인해 그 출력이 제한적으로 이루어지고 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2019-0059231호(2019.05.30 공개, 발명의 명칭: 전기 모터 및 고정자 냉각 장치)에 개시되어 있다.

본 발명은 모터의 고정자 코일을 직접적으로 균일하게 냉각시킴으로써, 차량 구동용 모터의 고출력화를 도모할 수 있는 모터의 코일 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다..

본 발명에 따른 모터의 코일 냉각장치는, 고정자 코일 다발의 권선단부를 커버하며 고정자에 결합되고, 내부에 유체가 유동가능한 유로가 형성되는 냉각캡부; 상기 냉각캡부의 일측부에 형성되고, 상기 냉각캡부의 내부로 유체가 유입되는 유입로를 이루는 유입유로부; 상기 냉각캡부의 타측부에 형성되고, 상기 냉각캡부의 외부로 유체가 배출되는 배출로를 이루는 배출유로부; 및 상기 냉각캡부를 상기 고정자 또는 모터하우징에 고정하는 캡고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각캡부는, 상기 고정자 코일 다발의 내경부와 마주하여 배치되는 내측커버부; 상기 고정자 코일 다발의 외경부와 마주하여 배치되는 외측커버부; 및 상기 내측커버부와 상기 외측커버부의 단부를 연결하고, 상기 내측커버부, 상기 외측커버부와의 사이에 중공의 유로를 형성하는 엔드커버부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유입유로부는, 상기 고정자와 동일한 중심을 가지는 동심원의 접선방향으로 경사지게 연장되는 것을 특징으로 한다.

상기 유입유로부는, 상기 냉각캡부와 연결되고, 상기 냉각캡부의 내부와 연통되는 캡연결유입부; 및 상기 캡연결유입부와 연결되고, 상기 모터하우징을 관통하여 상기 모터하우징의 외부로 연장되거나, 상기 모터하우징의 내부로 인입된 유체공급장치와 연결되는 연장유입부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유입유로부는, 상기 냉각캡부에 시계방향으로 하향 경사지게 연결되는 제1유입유로부; 및 상기 제1유입유로부와 마주하여 배치되고, 반시계방향으로 하향 경사지게 형성되는 제2유입유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유입유로부는, 상기 냉각캡부의 하부에 배치되고, 상기 배출유로부는, 상기 냉각캡부의 내부를 통과하며 가온, 상승된 유체가 배출가능하게 상기 냉각캡부의 상부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 유입유로부는, 상기 냉각캡부의 상부에 배치되고,

상기 배출유로부는, 상기 냉각캡부의 내부를 통과하며 가온, 하강된 유체가 배출가능하게 상기 냉각캡부의 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 캡고정부는, 상기 냉각캡부의 개방단부에 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 고정자와 접하는 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 캡고정부는, 상기 냉각캡부 상에 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 고정자에 형성된 하우징체결홀부에 대응되는 위치에 고정홀부가 형성되는 하우징결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 냉각캡부 상에 관통형성되고, 고정자 코일이 통과하여 상기 냉각캡부의 외부로 연장되는 코일통과홀부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 배출유로부와 연결되고, 상기 배출유로부에서 배출되는 공기를 상기 차량의 보닛으로 배기하거나, 타이어와 휀더 사이로 배기하여 차량에 하향력을 작용시키는 차량거동안정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 일단부가 상기 유입유로부와 연결되고, 타단부가 상기 배출유로부와 연결되며, 상기 배출유로부에서 배출된 오일을 상기 유입유로부로 순환시키는 오일펌프가 구비되는 오일순환장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 모터의 코일 냉각장치는, 냉각캡부로 고정자 코일 다발의 권선단부를 커버링하고, 유입유로부와 배출유로부를 통해 냉각캡부의 내부로 유체를 공급하고, 냉각캡부의 내부를 통과한 유체를 배출시킴으로써, 모터에서 가장 많은 열이 발생되는 고정자 코일 다발의 권선단부를 집중적, 직접적으로 냉각시킬 수 있고, 권선단부 전체를 균일하게 냉각시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명은, 고정자 코일의 냉각효율, 냉각 신뢰성을 확보할 수 있으며, 차량의 고속 운전 시, 고정자 코일의 발열로 인한 손상을 방지하기 위해 제한될 수 밖에 없었던 모터의 출력을 보다 상승시킬 수 있어, 차량 구동용 모터의 고출력화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은, 고정자의 축방향 양단부에 결합가능한 캡 형상의 소형 구성품으로서, 고정자의 양단부에 결합하는 것만으로 용이하게 그 적용이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 기존에 고정자, 회전자, 회전자 코일을 냉각하기 위해 적용되고 있는 공냉, 수냉, 유냉식 냉각장치와 병행하여 범용적으로 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시에 따른 모터의 코일 냉각장치를 고정자에 설치한 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시에 따른 모터의 코일 냉각장치를 고정자에 설치한 상태를 도 1과 다른 방향에서 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 도 3과 다른 방향에서 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제2냉각커버를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치를 모터하우징에 결합시킨 상태를 도시한 설치상태도이다.
도 8은 도 7의 요부 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 냉매로서 공기를 적용한 일례를 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치를 고정자에 설치한 상태를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 도시한 요부 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 도 10과 다른 방향에서 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 냉매로서 오일을 적용한 일례를 설명하고자 도시한 개념도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 모터의 코일 냉각장치의 실시예들을 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시에 따른 모터의 코일 냉각장치를 고정자에 설치한 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시에 따른 모터의 코일 냉각장치를 고정자에 설치한 상태를 도 1과 다른 방향에서 도시한 사시도이다.

도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)는, 고정자(3)에 결합된 고정자 코일 다발(4) 중 고정자(3)의 외부로 돌출된 권선단부(endcoil)(4a)를 냉각하기 위한 장치로, 권선단부(4a)를 커버링하며 고정자(3)에 결합된다. 본 발명의 제1실시예에 따른 코일 냉각장치(2)는 제1냉각커버(2A)와 제2냉각커버(2B)를 포함한다.

제1냉각커버(2A)는 고정자(3)의 축방향 양단부에 돌출되게 배치되는 한 쌍의 권선단부(4a) 중 일측을 집중적으로 냉각시키기 위해, 고정자(3)의 축방향 일단부에 설치된다. 제2냉각커버(2B)는 한 쌍의 권선단부(4a) 중 타측을 집중적으로 냉각시키기 위해, 고정자(3)의 축방향 타단부에 설치된다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 도 3과 다른 방향에서 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 개략적으로 도시한 정면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1냉각커버(2A)는 냉각캡부(10), 유입유로부(20), 배출유로부(30), 캡고정부(40)를 포함한다.

냉각캡부(10)는 고정자 코일 다발(4)의 권선단부(4a)를 커버하며 고정자(3)에 결합되는 장치부로, 내부에 권선단부(4a)를 수용가능한 내부공간부를 가진다. 권선단부(4a)는 원형의 단면 형상을 가지는 고정자(3)를 따라 원형의 경로로 연속하여 배치되고, 냉각캡부(10)는 이에 대응되는 링 형상을 가진다. 냉각캡부(10)의 일단부에는 권선단부(4a)가 인입가능한 개방부가 형성된다.

냉각캡부(10)의 내부공간부는 냉각캡부(10)의 내부로 유입된 유체가 유동가능한 유로를 이룬다. 냉각캡부(10)의 내부로 유입된 유체는 고정자 코일 다발(4)을 이루는 고정자 코일(4b)과 접하여 열교환되고, 고정자 코일(4b) 사이를 통과하면서 냉각캡부(10)의 연장 방향을 따라 원형의 경로로 유동된다.

유입유로부(20)는 냉각캡부(10)의 내부로 유체가 유입되는 유입로를 이루는 장치부로, 냉각캡부(10)의 하부에 냉각캡부(10)의 내부와 연통되게 형성된다. 배출유로부(30)는 냉각캡부(10)의 외부로 유체가 배출되는 배출로를 이루는 장치부로, 냉각캡부(10)의 상부에 냉각캡부(10)의 내부와 연통되게 형성된다.

유입유로부(20)를 냉각캡부(10)의 하부에 배치되고, 배출유로부(30)는 냉각캡부(10)의 상부에 배치하면, 유입유로부(20)를 통해 냉각캡부(10)의 내부로 유입된 공기는, 유입 시 가해진 추진력에 의해 상향 유동되는 외에, 냉각캡부(10)의 내부를 통과하며 고정자 코일 다발(4)과의 열교환에 의해 가온됨에 따라 자연히 상향 유동력 추가로 받게되므로, 보다 에너지효율적으로 공기 공급 및 배출을 조절할 수 있다.

도 5를 참조하면, 유입유로부(20)와 배출유로부(30)는 고정자(3)와 동일한 중심을 가지는 동심원의 접선방향으로 경사지게 연장된다. 즉, 유입유로부(20)와 배출유로부(30)는 고정자(3)의 접선방향과 나란한 방향으로의 연장방향을 가진다. 여기서, 유입유로부(20), 배출유로부(30)의 연장방향은 유입유로부(20), 배출유로부(30)의 폭방향 중간부를 연속하여 이른 연장선의 방향을 의미한다. 이하에서는 설명의 편의 상, 고정자(3)의 접선방향과 나란한 방향도 '고정자(3)의 접선방향'이라 통칭한다.

유입유로부(20)를 고정자(3)의 접선방향으로 연장되게 형성하면, 냉각캡부(10)의 내벽부의 연장방향과 공기의 유동방향이 간섭됨으로 인한 공기유동력의 손실을 최소화할 수 있고, 유입 공기를 냉각캡부(10)를 따라 원형의 경로로 보다 안정되고 명확하게 유동시키면서 권선단부(4a) 전체에 대해 고르게 냉각 작용을 구현할 수 있다. 배출유로부(30)는 냉각캡부(10) 내부의 공기를 배출하고자 하는 방향으로 연장된다.

캡고정부(40)는 냉각캡부(10)를 고정자(3) 또는 모터하우징(6)에 고정시키기 위한 장치부로, 캡고정부(40)는 원형의 형상을 가지는 고정자(3)와 연속하여 접촉가능한 폐쇄형의, 예를 들어 원형의 접촉면을 가지고, 체결부재, 접합부재 등에 의해 고정자(3)의 축방향 양단부에 기밀하게 결합될 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1냉각커버(2A)의 냉각캡부(10)는 내측커버부(11), 외측커버부(12), 엔드커버부(13)를 포함한다.

내측커버부(11)는 제1냉각커버(2A)의 내경부를 이루는 장치부로, 고정자 코일 다발(4)의 내경부와 마주하여 배치된다. 외측커버부(12)는 제1냉각커버(2A)의 외경부를 이루는 장치부로, 고정자 코일 다발(4)의 외경부와 마주하여 배치된다. 제1냉각커버(2A)를 고정자(3)의 축방향 단부에 설치한 상태에서, 내측커버부(11)는 고정자(3)의 내경부와 근접하게 배치되고, 외측커버부(12)는 고정자(3)의 외경부와 근접하게 배치된다.

엔드커버부(13)는 내측커버부(11)와 외측커버부(12)의 단부를 상호 연결하고, 내측커버부(11), 외측커버부(12)와의 사이에 중공의 유로를 형성한다. 내측커버부(11), 외측커버부(12), 엔드커버부(13)의 사이에는 링 형상의 공간부 및 유로가 형성되고, 엔드커버부(13)가 형성되지 않은 내측커버부(11)와 외측커버부(12)의 일단부에는 권선단부(4a)가 인입가능한 개방부가 형성된다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1냉각커버(2A)의 유입유로부(20)는 캡연결유입부(21), 연장유입부(25)를 포함한다.

캡연결유입부(21)는 유입유로부(20) 중 냉각캡부(10)와 연결되는 장치부로, 냉각캡부(10)의 내부와 연통되게 형성되고, 고정자(3)의 접선방향으로 연장된다. 본 발명의 제1실시예에 따른 제1냉각커버(2A)의 캡연결유입부(21)는 유입홀부(22), 제1유입벽부(23), 제2유입벽부(24)를 포함한다.

유입홀부(22)는 외측커버부(12)의 하부에 개방되게 형성된다. 유입홀부(22)를 통해 냉각캡부(10)와 유입유로부(20)가 연통되게 연결된다. 제1유입벽부(23)는 유입홀부(22)의 일측에 고정자(3)의 접선방향으로 연장된다. 제2유입벽부(24)는 유입홀부(22)의 타측에 제1유입벽부(23)와 마주하여 배치되고, 고정자(3)의 접선방향으로 연장된다.

제1유입벽부(23)와 제2유입벽부(24) 간의 이격거리 중 중간부를 연속하여 이은 것을, 캡연결유입부(21)의 연장방향으로 대표할 수 있다. 제1유입벽부(23)와 제2유입벽부(24)에 의해 캡연결유입부(21)는 고정자(3)의 접선방향으로의 제1유입벽부(23)와 제2유입벽부(24)의 사이로 유입된 공기는 고정자(3)의 접선방향으로 진행되며 유입홀부(22)를 통해 냉각캡부(10)의 내부로 유입된다.

연장유입부(25)는 공기공급장치(60), 차량거동안정부(70), 오일순환장치(80)(이하 설명) 등과 같이 유체를 공급, 배출, 순환시키는 유체공급장치(60, 70, 80)와 연결되는 장치부로, 캡연결유입부(21)와 연결되고, 모터하우징(6)을 관통하여 모터하우징(6)의 외부로 연장되거나(도 7 참조), 모터하우징(6)의 내부로 인입된 유체공급장치(60, 70, 80)의 단부와 연결된다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1냉각커버(2A)의 배출유로부(30)는 캡연결배출부(31)와 연장배출부(35)를 포함한다.

캡연결배출부(31)는 배출유로부(30) 중 냉각캡부(10)와 연결되는 장치부로, 냉각캡부(10)의 내부와 연통되게 형성되고, 고정자(3)의 접선방향으로 연장되되, 캡연결유입부(21)와 나란한 방향으로 개방되게 형성된다. 보다 구체적으로, 도 5 상에서 캡연결유입부(21)는 우측으로 상향 경사진 형상을 가지고, 그 상단부가 냉각캡부(10)의 하부와 연결되고, 캡연결배출부(31)는 우측으로 상향 경사진 형상을 가지고, 그 하단부가 냉각캡부(10)의 상부와 연결된다.

유입유로부(20)와 배출유로부(30)를 나란한 방향으로 개방되게 형성하면, 유입유로부(20)와 배출유로부(30)를 서로 다른 방향으로 개방되게 형성하는 경우와 비교해, 냉각캡부(10)의 내부로 유입된 공기가, 배출유로부(30)에서 배출유로부(30)까지 해당되는 단거리(냉각캡부(10)의 반바퀴)의 유동 경로를 가지는 것이 아니라, 배출유로부(30)를 지나쳐서 냉각캡부(10)의 내부를 한바퀴 더 선회하는 보다 장거리, 장시간의 유동 형태를 가지게 된다. 이에 따라, 원형으로 배치된 권선단부(4a) 전체에 걸쳐 공기의 유동이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 제1냉각커버(2A)의 캡연결배출부(31)는 배출홀부(32), 제1배출벽부(33), 제2배출벽부(34)를 포함하며, 이는 캡연결유입부(21)의 유입홀부(22), 제1유입벽부(23), 제2유입벽부(24)에 각각 대응되는 구조를 가지는 바 그 중복 설명을 생략한다.

연장배출부(35)는 유체공급장치(60, 70, 80)와 연결되는 장치부로, 캡연결배출부(31)와 연통되게 연결되고, 모터하우징(6)을 관통하여 모터하우징(6)의 외부로 연장되거나(도 7 참조), 모터하우징(6)의 내부로 인입된 유체공급장치(60, 70, 80)의 단부와 연결된다.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제2냉각커버를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 제2냉각커버(2B)는, 도 3 내지 도 4에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 제1냉각커버(2A)와 비교해, 배출유로부(30)의 형상에 있어서 차이점을 가진다.

본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 제1냉각커버(2A)는 캡연결배출부(31)와 연장배출부(35)가 서로 다른 방향으로 연장되게 형성된 구조를 가지는데, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 제2냉각커버(2B)는 이와 비교해, 캡연결배출부(31)와 연장배출부(35)가 일방향으로 연속하여 연장된 형상을 가지되, 배출단부측으로 갈수록 점차 너비가 축소되는 형상을가진다.

캡연결배출부(31)와 연장배출부(35)의 연장방향을 일직선상에 위치시키면, 공기를 설정방향으로(캡연결배출부(31)와 연장배출부(35)의 연장방향으로) 배출함에 있어서, 유동방향의 절환에 의한 손실을 최소화할 수 있고, 배출단부측으로 갈수록 점차 너비가 축소되는 형상으로 형성하면 보다 고속, 고압으로 공기를 배출할 수 있다. 이와 같이 특정한 방향성을 가지는 고속, 고압의 공기는 차량 표면의 공기 유동을 조절하거나, 다른 차량 부품을 냉각시키는 용도로 유용하게 활용할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 제2냉각커버(2B)는, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 제1냉각커버(2A)와 비교해, 코일통과홀부(50)를 더 포함한다는 차이점을 가진다.

코일통과홀부(50)는 고정자 코일 다발(4)을 이루는 고정자 코일(4b)이 통과가능한 통로를 이루는 장치부로, 냉각캡부(10) 상에 관통형성된다. 고정자 코일 다발(4)은 복수개의 고정자 코일(4b)이 고정자(3)의 축방향으로 연장되며 고정자(3)의 외부로 돌출되고, 그 방향이 반대로 절환되는 것을 복수회 반복함으로써 형성된다.

코일통과홀부(50)는 고정자 코일(4b)의 직경, 너비에 대응되는 크기를 가지고, 복수개가 이격되게 배치된 구조를 가진다. 코일통과홀부(50)는 복수개의 고정자 코일(4b)의 양단부에 대응되는, 즉 고정자 코일(4b) 중 인입단부와 인출단부에 대응되는 개수가 구비되되, 고정자 코일(4b)이 전기적으로 간섭되지 않게 상호 이격되게 배치된다. 고정자 코일(4b)은 코일통과홀부(50)에 의해 설정 위치에 안정되게 지지되고, 상호 간섭되지 않는 설정 방향으로 연장된 상태에서, 전연연결단자 등과 접속된다.

도 1, 도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1냉각커버(2A)와 제2냉각커버(2B)의 캡고정부(40)는 플랜지부(41)와 하우징결합부(42)를 포함한다.

플랜지부(41)는 고정자(3)와 접하는 냉각캡부(10)의 개방단부(14)의 둘레에 반경방향으로 돌출되게 형성된다. 냉각캡부(10)는 플랜지부(41)에 의해 고정자(3)와 명확하게 접할 수 있고, 고정자(3)와의 접촉면을 안정적으로 확보할 수 있다. 플랜지부(41)는 고정자(3)에 밀착가능하다면, 그 너비가 다양하게 가변적용될 수 있으며, 플랜지부(41) 상에 체결볼트 등이 관통할 수 있는 홀부를 형성함으로써, 체결볼트를 이용해 고정자(3)에 압접, 고정될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치를 모터하우징에 결합시킨 상태를 도시한 설치상태도이며, 도 8은 도 7의 요부 분해사시도이다.

도 1, 도 8을 참조하면, 고정자(3) 상에는 모터하우징(6)과의 결합을 위해 복수개의 하우징체결홀부(3a)가 축방향으로 연장되게 형성된다. 하우징체결홀부(3a)는 고정자(3)의 둘레부를 따라 설정간격을 두고 배치되고, 모터하우징(6) 상에는 이에 대응되는 위치에 고정자결합부(6a)가 형성된다. 하우징결합부(42)는 냉각캡부(10)의 외측커버부(12) 상에 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 고정자(3)에 형성된 하우징체결홀부(3a)에 대응되는 위치에 고정홀부(43)가 형성된 구조를 가진다.

고정자(3)의 축방향 양단부에 제1냉각커버(2A)와 제2냉각커버(2B)를 배치하고, 하우징체결홀부(3a)와 고정홀부(43)를 동축상에 위치시킨 상태에서, 하우징체결홀부(3a)와 고정홀부(43)를 연속하여 관통할 수 있는 핀 내지 볼트 구조를 가지는 캡고정부재(44)를 한 쌍의 하우징체결홀부(3a)와 고정홀부(43)를 관통하여 모터하우징(6)에 형성된 고정자결합부(6a)에 체결, 결합함으로써, 제1냉각커버(2A)와 제2냉각커버(2B)를 고정자(3)와 함께 모터하우징(6) 상의 정위치에 고정할 수 있다.

또한, 캡고정부재(44)의 연장방향에 대해, 모터하우징(6)과 유격을 가지지 않게 모터하우징(6)의 내부공간부를 설계하면, 제1냉각커버(2A)와 제2냉각커버(2B)가 캡고정부재(44)에 의해 모터하우징(6)에 체결, 고정됨과 동시에, 고정자(3)의 축방향 양단부에 기밀되게 압접, 고정될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 냉매로서 공기를 적용한 일례를 설명하고자 도시한 개념도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 냉매로서 공기를 적용하는 경우, 공기공급장치(60)를 이용해 유입유로부(20)로 공기를 공급할 수 있다. 공기공급장치(60)는 유입유로부(20)까지 연장되는 공기유입유로(62)를 구비하여, 외기가 차량(7)의 내부로 유입되는 경로 상에, 즉 차량(7)의 외기 유입경로(61) 상에 배치됨으로써, 외기를 냉매로서 유입유로부(20)까지 공급할 수 있다.

또한, 공기공급장치(60)는 대기압 이상의 압력으로 유입유로부(20)에 공기를 공급하는 과급장치(63)를 구비하여 유입유로부(20)와 연결될 수도 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이 외기 유입경로(61) 상에 과급장치(63)를 구비한 공기공급장치(60)를 배치함으로써, 필요, 효율 등에 따라 외기와 과급장치(63)를 선택적으로 활용할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 냉매로서 공기를 적용하는 경우, 차량(7)의 보닛(bonnet)(8a)측으로 연장되거나 타이어(8b)와 휀더(fender)(8c) 사이로 연장되는 공기배출유로(71)를 구비한 차량거동안정부(70)를 이용해, 고속 주행 시 차량 거동의 안정성을 구현할 수도 있다. 차량이 고속 주행할수록 차량의 보닛(8a) 상부와, 타이어(8b)와 휀더(8c) 사이에는 고속의 공기흐름이 조성되고, 이는 차량을 지면으로붙 부상(浮上)시키는 양력(揚力)으로 작용하게 된다.

배출유로부(30)에서 배출되는 공기를 차량거동안정부(70)를 이용해 차량(7)의 보닛(8a)으로 배기하거나, 타이어(8b)와 휀더(8c) 사이로 배기함으로써, 고속 주행 시 차량에 작용하는 양력에 대응되는 하향력을, 보다 구체적으로는 하향 양력(downforce)을 작용시킬 수 있다. 양력의 작용으로 인해 타이어(8b)의 접지압이 약해지면 핸들 조작성과, 조종안정성이 저하되는데, 차량거동안정부(70)를 이용해 상기와 같이 하향 양력을 작용시킴으로써, 차체와 지면과의 접촉안정성 및 주행안정성을 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치를 고정자에 설치한 상태를 도시한 사시도이다.

이하에서, 도 10 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)를 설명함에 있어서, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)는 냉매로서 공기를 적용하기에 적합한 구조를 가지는 것과 비교해, 본 발명의 제2실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)는 냉매로서 오일을 적용하기에 적합한 구조를 가진다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)는, 본 발명의 제1실시예에 따른 코일 냉각장치(2)와 비교해, 제1냉각커버(2A)와 제2냉각커버(2B)가 동일한 구조를 가지고, 고정자(3)의 축방향 양단부에 결합된 구조를 가진다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 도시한 요부 사시도이고, 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 도 10과 다른 방향에서 도시한 사시도이며, 도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 제1냉각커버를 개략적으로 도시한 정면도이다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 제1냉각커버(2A)와 제2냉각커버(2B)는, 본 발명의 제1실시예에 따른 코일 냉각장치(2)와 비교해, 유입유로부(20)와 배출유로부(30)가 각각 냉각캡부(10)의 상부와 하부에 배치되고, 복수개의 유입유로부(20)와, 복수개의 배출유로부(30)가 형성된 구조를 가진다.

본 발명의 제2실시예에 따른 유입유로부(20)는 냉각캡부(10)의 상부에 냉각캡부(10)의 내부와 연통되게 형성되고, 배출유로부(30)는 냉각캡부(10)의 하부에 냉각캡부(10)의 내부와 연통되게 형성된다. 유입유로부(20)를 냉각캡부(10)의 상부에 배치하고, 배출유로부(30)를 냉각캡부(10)의 하부에 배치하면, 유입유로부(20)를 통해 냉각캡부(10)의 내부로 유입된 오일이, 유입 시 가해진 추진력에 의해 하강되는 외에, 자중에 의해 자연히 하강력을 추가로 받게되므로, 보다 에너지효율적으로 오일 공급 및 배출을 조절할 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 제1냉각커버(2A)와 제2냉각커버(2B)는, 제1유입유로부(20A)와 제2유입유로부(20B)를 포함한다. 제1유입유로부(20A)는 냉각캡부(10)의 상부에 시계방향으로 하향 경사지게 연결된다. 제2유입유로부(20B)는 냉각캡부(10)의 상부에 제1유입유로부(20A)와 마주하여 배치되고, 반시계방향으로 하향 경사지게 형성된다. 제1유입유로부(20A)와 제2유입유로부(20B)는 서로 교차되는 방향으로 연장된다.

이에 따라, 제1유입유로부(20A)로 유입되는 오일의 일부는 제1유입유로부(20A)의 연장방향으로, 즉 시계방향으로 경사지게 인입되어 냉각캡부(10)의 내부를 시계방향으로 유동하면서 하강하게 되고, 제1유입유로부(20A)로 유입되는 오일의 다른 일부는 제2유입유로부(20B)를 통해 반시계방향으로 유입되는 유체와의 간섭에 의해 반시계방향으로 그 유동방향이 전환되며, 냉각캡부(10)의 내부를 반시계방향으로 유동하면서 하강하게 된다.

제2유입유로부(20B)를 통해 유입되는 오일 또한 제1유입유로부(20A)로 유입되는 오일과 동일한 작용에 의해, 일부는 냉각캡부(10)의 내부를 시계방향으로, 다른 일부는 냉각캡부(10)의 내부를 반시계방향으로 통과하면서 냉각캡부(10)의 하부에 도달되고, 복수개의 배출유로부(30)를 통해 배출된다.

도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 모터의 코일 냉각장치의 냉매로서 오일을 적용한 일례를 설명하고자 도시한 개념도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)의 냉매로서 오일을 적용하는 경우, 오일순환장치(80)를 이용해 배출유로부(30)에서 배출된 오일을 유입유로부(20)로 공급, 순환시키며 냉각 작용을 안정적으로 구현할 수 있다. 오일순환장치(80)는 유입유로부(20)에서 배출유로부(30)까지 연장되는 오일유로(81)와, 오일유로(81) 상에 설치되는 오일펌프(82)를 포함한다.

오일유로(81)의 일단부는 유입유로부(20)와 연결되고, 타단부는 배출유로부(30)와 연결되며, 오일유로(81)의 중간부에는 오일펌프(82)가 배치된다. 오일펌프(82)의 구동 시 배출유로부(30)에서 배출된 오일을 유입유로부(20)로 공급하는 유동을 강제로 형성할 수 있고, 이와 연계하여 유입유로부(20)에서 냉각캡부(10)의 내부를 거쳐 배출유로부(30)를 향하는 유동을 안정적으로 구현할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 모터(1)의 코일 냉각장치(2)에 의하면, 냉각캡부(10)로 고정자 코일 다발(4)의 권선단부(4a)를 커버링하고, 유입유로부(20)와 배출유로부(30)를 통해 냉각캡부(10)의 내부로 유체를 공급하고, 냉각캡부(10)의 내부를 통과한 유체를 배출시킴으로써, 모터(1)에서 가장 많은 열이 발생되는 고정자 코일 다발(4)의 권선단부(4a)를 집중적, 직접적으로 냉각시킬 수 있고, 권선단부(4a) 전체를 균일하게 냉각시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 고정자 코일의 냉각효율, 냉각 신뢰성을 확보할 수 있으며, 차량의 고속 운전 시, 고정자 코일(4b)의 발열로 인한 손상을 방지하기 위해 제한될 수 밖에 없었던 차량의 모터(1) 출력을 보다 상승시킬 수 있어, 차량 구동용 모터(1)의 고출력화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은, 고정자(3)의 축방향 양단부에 결합가능한 캡 형상의 소형 구성품으로서, 고정자(3)의 양단부에 결합하는 것만으로 용이하게 그 적용이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 기존에 고정자(3), 회전자(미도시), 회전자 코일(미도시)을 냉각하기 위해 적용되고 있는 공냉, 수냉, 유냉식 냉각장치와 병행하여 범용적으로 적용할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 모터 2 : 코일 냉각장치
2A : 제1냉각커버 2B : 제2냉각커버
3 : 고정자 3a : 하우징체결홀부
4 : 고정자 코일 다발 4a : 권선단부
4b : 고정자 코일 6 : 모터하우징
6a : 고정자결합부 8a : 보닛
8b : 타이어 8c : 휀더
10 : 냉각캡부 11 : 내측커버부
12 : 외측커버부 13 : 엔드커버부
14 : 개방단부 20 : 유입유로부
20A : 제1유입유로부 20B : 제2유입유로부
21 : 캡연결유입부 22 : 유입홀부
23 : 제1유입벽부 24 : 제2유입벽부
25 : 연장유입부 30 : 배출유로부
31 : 캡연결배출부 32 : 배출홀부
33 : 제1배출홀부 34 : 제2배출홀부
35 : 연장배출부 40 : 캡고정부
41 : 플랜지부 42 : 하우징결합부
43 : 고정홀부 44 : 캡고정부재
50 : 코일통과홀부 60 : 공기공급장치
61 : 외기 유입경로 62 : 공기유입유로
62 : 과급장치 70 : 차량거동안정부
71 : 공기배출유로 80 : 오일순환장치
81 : 오일유로 82 : 오일펌프

Claims

고정자 코일 다발의 권선단부를 커버하며 고정자에 결합되고, 내부에 유체가 유동가능한 유로가 형성되는 냉각캡부;
상기 냉각캡부의 일측부에 형성되고, 상기 냉각캡부의 내부로 유체가 유입되는 유입로를 이루는 유입유로부;
상기 냉각캡부의 타측부에 형성되고, 상기 냉각캡부의 외부로 유체가 배출되는 배출로를 이루는 배출유로부; 및
상기 냉각캡부를 상기 고정자 또는 모터하우징에 고정하는 캡고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각캡부는,
상기 고정자 코일 다발의 내경부와 마주하여 배치되는 내측커버부;
상기 고정자 코일 다발의 외경부와 마주하여 배치되는 외측커버부; 및
상기 내측커버부와 상기 외측커버부의 단부를 연결하고, 상기 내측커버부, 상기 외측커버부와의 사이에 중공의 유로를 형성하는 엔드커버부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 유입유로부는,
상기 고정자와 동일한 중심을 가지는 동심원의 접선방향으로 경사지게 연장되는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 유입유로부는,
상기 냉각캡부와 연결되고, 상기 냉각캡부의 내부와 연통되는 캡연결유입부; 및
상기 캡연결유입부와 연결되고, 상기 모터하우징을 관통하여 상기 모터하우징의 외부로 연장되거나, 상기 모터하우징의 내부로 인입된 유체공급장치와 연결되는 연장유입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 유입유로부는,
상기 냉각캡부에 시계방향으로 하향 경사지게 연결되는 제1유입유로부; 및
상기 제1유입유로부와 마주하여 배치되고, 반시계방향으로 하향 경사지게 형성되는 제2유입유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 유입유로부는, 상기 냉각캡부의 하부에 배치되고,
상기 배출유로부는, 상기 냉각캡부의 내부를 통과하며 가온, 상승된 유체가 배출가능하게 상기 냉각캡부의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 유입유로부는, 상기 냉각캡부의 상부에 배치되고,
상기 배출유로부는, 상기 냉각캡부의 내부를 통과하며 가온, 하강된 유체가 배출가능하게 상기 냉각캡부의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 캡고정부는,
상기 냉각캡부의 개방단부에 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 고정자와 접하는 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항 또는 제8항에 있어서,
상기 캡고정부는,
상기 냉각캡부 상에 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 고정자에 형성된 하우징체결홀부에 대응되는 위치에 고정홀부가 형성되는 하우징결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각캡부 상에 관통형성되고, 고정자 코일이 통과하여 상기 냉각캡부의 외부로 연장되는 코일통과홀부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 배출유로부와 연결되고, 상기 배출유로부에서 배출되는 공기를 상기 차량의 보닛으로 배기하거나, 타이어와 휀더 사이로 배기하여 차량에 하향력을 작용시키는 차량거동안정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.
제1항에 있어서,
일단부가 상기 유입유로부와 연결되고, 타단부가 상기 배출유로부와 연결되며, 상기 배출유로부에서 배출된 오일을 상기 유입유로부로 순환시키는 오일펌프가 구비되는 오일순환장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 코일 냉각장치.