KR20210133350A - 전기모터 및 이를 구비한 전기차량 - Google Patents

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KR20210133350A
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김종수
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김선호
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엘지마그나 이파워트레인 주식회사
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Abstract

본 발명은, 전동부; 상기 전동부에 결합되어 그 전동부의 구동력에 의해 회전하는 회전축; 및 상기 회전축의 양단이 관통되어 지지되도록 축수구멍이 형성되며, 상기 전동부가 구비되는 내부공간이 밀봉되어 그 내부공간에 냉각유체가 수용되는 케이스;를 포함하고, 상기 축수구멍에는 상기 회전축을 지지하는 베어링이 각각 구비되며, 상기 베어링보다 안쪽에는 상기 회전축과 상기 축수구멍 사이를 실링하는 축수실링부재가 각각 구비될 수 있다. 이에 따라, 케이스의 내부공간에 수용되는 냉각유체를 안정적으로 유지할 수 있다.

Description

전기모터 및 이를 구비한 전기차량{ELECTRIC MOTOR AND ELECTRIC VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은 펌프가 구비된 전기모터 및 이를 구비한 전기차량에 관한 것이다.
전기모터(electic motor)는 구동중에 열이 발생된다. 특히, 전기차량에 적용되는 견인용 전기모터(traction elect motor)는 고속으로 운전을 함에 따라 상당한 열이 발생된다. 이 열은 주로 전동부를 이루는 스테이터 코일이 과열되면서 발생된다.
전기모터는 스테이터 코일의 온도가 과도하게 상승되면 출력 저하가 발생된다. 또, 스테이터 코일의 온도가 과도하게 상승될 경우 구동부품의 강제마모가 촉진되어 전기모터의 수명이 단축된다.
이에, 대부분의 견인용 전기모터에는 운전중에 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각장치가 적용되고 있다. 냉각장치로는 냉각유체가 통과하는 냉각관이 전동부를 관통하도록 구비되어 스테이터 코일에서 발생되는 열을 냉각하는 비접촉식 냉각방식과, 냉각유체를 스테이터 코일에 직접 접촉시켜 그 스테이터 코일에서 발생되는 열을 냉각하는 접촉식 냉각방식이 알려져 있다.
특허문헌1(일본공개특허 제2006-230096호)은 비접촉식 냉각방식의 일례를 개시하고 있다. 이는 냉각유체가 통과하는 냉각관이 케이스의 내부공간으로 삽입되어 고정자를 관통한 후 케이스의 외부로 인출되어 방열되도록 구성되어 있다.
상기와 같은 비접촉식 냉각방식은 냉각관이 케이스의 내부공간을 관통하도록 구성됨에 따라, 케이스의 외부는 물론 내부공간에서의 배관이 복잡하게 배열되게 된다. 이에 따라, 비접촉식 냉각방식은 전동부를 냉각하는 냉각장치에 대한 제조공정이 난해하게 되고, 냉각장치를 포함한 전기모터의 크기와 무게가 증가하게 될 수 있다. 이는 전기차량에 적용하는 경우 차량의 무게를 증가시켜 에너지효율 측면에서 불리하게 될 수 있다.
반면, 접촉식 냉각방식은 냉각유체가 케이스의 내부공간에 수용되어 전동부에 직접 접촉되면서 그 전동부에서 발생되는 열을 냉각하게 된다. 이에 따라, 접촉식 냉각방식은 비접촉식 냉각방식에 비해 구조가 간소화되어 제작이 용이하고 소형화 및 경량화가 구현될 수 있다.
하지만, 접촉식 냉각방식은 케이스의 내부공간에 수용되는 냉각유체로 고압의 냉매 또는 오일이 적용되는 경우 냉각유체가 부품 간 틈새를 통해 누설될 수 있다. 예를 들어, 회전축은 케이스의 양측을 관통하여 결합됨에 따라, 그 회전축의 외주면과 케이스의 내주면 사이에는 회전축을 지지하는 베어링이 구비될 수 있다. 이에 따라, 회전축과 케이스의 사이에는 실링부재가 구비될 수 있다. 이 경우, 베어링은 전동부가 횡방향으로 배치됨에 따라, 베어링이 받는 반경방향 하중을 최소화하기 위해 전동부로부터 근접되게 설치될 수 있다. 이는, 베어링이 고온 고압의 냉각유체에 노출되어 고온에 의한 피로수명이 단축될 뿐만 아니라, 축방향 하중이 증가하면서 고압에 의한 피로수명이 단축될 수 있다.
일본공개특허 제2006-230096호(공개일: 2006.08.31.)
본 발명의 목적은, 케이스의 내부공간에 수용되는 냉각유체를 안정적으로 유지할 수 있는 전기모터 및 이를 구비한 전기차량을 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 케이스와 회전축 사이를 안정적으로 밀봉할 수 있는 전기모터 및 이를 구비한 전기차량을 제공하려는데 그 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 케이스와 회전축 사이에 구비되는 베어링의 신뢰성을 높일 수 있는 전기모터 및 이를 구비한 전기차량을 제공하려는데 그 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 냉각유체를 순환시키기 위한 장치를 간소화하는 동시에 소비전력을 줄일 수 있는 전기모터를 제공하려는데 있다.
더 나아가, 본 발명은 냉각유체가 적정온도를 유지하도록 하여 펌프에 의해 순환하는 냉각유체가 전동부를 효과적으로 냉각할 수 있도록 하는 전기모터를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 내부공간에 냉각유체가 수용되는 케이스에서, 상기 케이스는 전동부가 설치되는 케이스 하우징; 상기 케이스 하우징의 양쪽 개구단을 복개하며, 중앙에 회전축이 관통되는 축수구멍이 각각 형성되는 복수 개의 하우징 커버; 및 상기 케이스 하우징의 양쪽 개구단과 이를 마주보는 상기 복수 개의 하우징 커버의 일측면 사이에 각각 구비되는 제1실링부재;를 포함하는 전기모터가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 축수구멍에는 상기 회전축을 지지하는 베어링이 각각 구비되며, 상기 베어링보다 축방향 내측에는 상기 회전축과 케이스의 사이를 밀봉하는 제2실링부재가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 축수구멍의 내부에는 상기 회전축의 절대위치를 감지하는 레졸버가 구비되며, 상기 레졸버는 상기 베어링보다 바깥쪽에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 베어링과 상기 레졸버 사이에는 상기 축수구멍의 내부를 상기 베어링이 수용되는 공간과 상기 레졸버가 수용되는 공간으로 구획하는 격벽부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 베어링이 수용되는 공간에는 급유구멍 및 배유구멍이 연통될 수 있다.
그리고, 상기 하우징 커버의 외측면에는 상기 축수구멍을 복개하는 커버가 구비될 수 있다.
여기서, 견인용 전기모터의 회전축에서 출력측의 반대쪽에 펌프가 구비되어 상기 회전축을 회전시키는 전동부의 구동력에 의해 상기 펌프가 작동되는 전기모터가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 케이스의 외부에는 방열부가 구비되고, 상기 방열부에 상기 케이스의 내부공간이 폐루프로 연결될 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전동부; 상기 전동부에 결합되어 그 전동부의 구동력에 의해 회전하는 회전축; 및 상기 회전축의 양단이 관통되어 지지되도록 축수구멍이 형성되며, 상기 전동부가 구비되는 내부공간이 밀봉되어 그 내부공간에 냉각유체가 수용되는 케이스;를 포함하고, 상기 축수구멍에는 상기 회전축을 지지하는 베어링이 각각 구비되며, 상기 베어링보다 안쪽에는 상기 회전축과 상기 축수구멍 사이를 실링하는 축수실링부재가 각각 구비되는 전기모터가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 케이스는, 양단이 개구된 케이스 하우징; 상기 케이스 하우징의 양측에 결합되어 상기 케이스 하우징과 내부공간을 형성하는 제1 케이스 커버 및 제2 케이스 커버; 및 상기 케이스 하우징의 양쪽 측면과 이를 마주보는 상기 제1 케이스 커버 및 제2 케이스 커버의 사이를 실링하는 케이스 실링부재;를 포함하고, 상기 제1 케이스 커버와 상기 제2 케이스 커버의 내측면에는 각각 축수부가 상기 전동부를 향해 연장 형성되며, 상기 각 축수부에는 상기 축수구멍이 각각 형성되고, 상기 축수실링부재는 상기 전동부를 마주보는 각 축수부의 내측단에 구비될 수 있다.
여기서, 상기 회전축의 양단 중에서 어느 한쪽에는 상기 회전축의 절대위치를 감지하는 회전축 감지부재가 구비되고, 상기 회전축 감지부재는 상기 축수구멍의 내부에서 상기 베어링보다 바깥쪽에 위치할 수 있다.
여기서, 상기 케이스의 외측면에는 상기 회전축 감지부재를 수용하는 축수구멍을 복개하는 커버 플레이트가 결합될 수 있다.
그리고, 상기 커버 플레이트는 상기 축수구멍의 내경보다 크게 형성되어 별도의 체결부재에 의해 상기 케이스의 외측면에 체결될 수 있다.
그리고, 상기 커버 플레이트는 상기 케이스보다 경질로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 케이스에는 상기 전동부를 외부전원에 연결하는 단자부가 더 구비되고, 상기 단자부는 상기 케이스의 외측면에 결합되어 상기 축수구멍을 복개할 수 있다.
그리고, 상기 단자부는, 외부전원과 연결되는 단자부 본체; 및 상기 단자부 본체를 밀봉하여 상기 케이스에 결합되는 단자부커버;를 포함하고, 상기 단자부커버가 상기 축수구멍을 복개할 수 있다.
그리고, 상기 단자부커버에는 상기 케이스에 체결되는 커버고정부가 플랜지 형상으로 형성되고, 상기 커버고정부의 일측에는 상기 축수구멍을 복개하도록 축수구멍 커버부가 상기 축수구멍을 향해 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상기 단자부커버는 상기 케이스보다 경질로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 케이스에는 상기 케이스의 내부공간에 수용된 냉각유체를 순환시키는 펌핑부가 더 구비되고, 상기 펌핑부는 상기 케이스의 외측면에 결합되어 상기 축수구멍을 복개할 수 있다.
그리고, 상기 펌핑부는, 펌핑공간이 형성되고, 상기 펌핑공간에 각각 연통되는 입구와 출구가 상기 펌핑공간의 양쪽에 각각 형성되는 펌프하우징; 및 상기 펌핑공간에 구비되어 상기 케이스의 내부공간에 수용된 냉각유체를 순환시키는 펌프부재;를 포함하고, 상기 축수구멍은 상기 펌프하우징에 의해 복개될 수 있다.
그리고, 상기 펌프하우징은, 상기 케이스에 결합되는 제1 펌프하우징; 및 상기 제1 펌프하우징에 결합되며, 상기 제1 펌프하우징과의 사이에 상기 펌핑공간이 형성되는 제2 펌프하우징;을 포함하며, 상기 제1 펌프하우징에는 상기 회전축의 일단이 삽입되는 축구멍이 형성되고, 상기 축구멍의 내주면과 상기 회전축의 외주면 사이에는 펌프실링부재가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 케이스의 벽체 내부에는 냉각수가 수용되는 냉각수 수용홈이 형성되고, 상기 케이스의 외부에는 방열부재가 구비되며, 상기 냉각수 수용홈과 상기 방열부재는 연결부재에 의해 폐루프 형태로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 케이스에는 그 케이스의 내부공간에 연통되는 케이스출구가 구비되고, 상기 케이스에는 상기 케이스의 외부를 향해 개구되는 펌핑입구 및 상기 케이스의 내부공간을 향해 개구되는 펌핑출구가 구비되는 펌핑부가 구비되며, 상기 케이스의 외부에는 중간열교환기가 구비되고, 상기 중간열교환기는 상기 케이스출구 및 상기 펌핑입구와 연결부재에 의해 폐루프 형태로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 케이스의 외부에는 냉각수가 수용되는 방열부재가 구비되고, 상기 방열부재와 상기 중간열교환기는 연결부재에 의해 폐루프 형태로 연결되며, 상기 중간열교환기의 내부에는 상기 케이스의 내부공간과 연통되는 제1유로 및 상기 방열부재와 연통되는 제2유로가 구비되어 상기 제1유로를 통과하는 냉각유체와 상기 제2유로를 통과하는 냉각수가 서로 열교환될 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 차량바디; 상기 차량바디에 주행가능하게 구비되는 복수의 휠; 상기 차량바디에 구비되는 배터리; 및 상기 배터리에 연결되고, 상기 복수의 휠에 구동력을 제공하는 전기모터;를 포함하고, 상기 전기모터는, 앞서 설명한 전기모터로 이루어지는 전기차량이 제공될 수 있다.
본 실시예에 따른 전기모터 및 이를 구비한 전기차량은, 케이스를 이루는 케이스 하우징의 양측 개구면에 제1 케이스 커버와 제2 케이스 커버가 케이스 실링부재를 사이에 두고 볼트로 체결됨에 따라, 케이스의 내부공간이 밀봉될 수 있다. 이에 따라, 케이스의 내부공간에 수용되는 냉각유체를 안정적으로 유지할 수 있다.
또, 본 실시예는, 회전축이 관통되는 제1 케이스 커버와 제2 케이스 커버의 축수구멍에 각각 축수 실링부재가 구비됨에 따라, 케이스의 내부공간이 더욱 긴밀하게 밀봉될 수 있다.
또, 본 실시예는, 축수 실링부재가 케이스와 회전축 사이에 구비되는 베어링보다 안쪽에 구비됨에 따라, 케이스의 내부공간에 냉매가 수용되더라도 그 냉매가 베어링과 접촉되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 케이스에 대해 회전축을 지지하는 베어링의 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 본 실시예는, 회전축의 절대위치를 감지하는 회전축 감지부재가 축수 실링부재보다 바깥쪽에 설치되더라도 케이스 커버의 외측에 별도의 커버부재를 설치하거나 또는 단자부 또는 펌핑부로 축수구멍을 밀봉할 수 있다. 이에 따라, 회전축 감지부재가 설치된 축수구멍에 이물질이 침투하는 것을 억제하여 모터의 동작 신뢰도를 높일 수 있다.
또, 본 실시예는, 케이스의 내부공간에 수용되는 냉각유체를 순환시키기 위한 펌핑부가 구비됨에 따라, 전동부의 스테이터 코일에 냉각유체를 분사시킬 수 있다. 이에 따라, 전동부의 스테이터 코일을 신속하게 방열시켜 전기모터의 성능을 높일 수 있다.
또, 본 실시예는, 펌핑부가 전동부의 구동력을 동력원으로 하여 작동됨으로써, 별도의 동력원 없이도 냉각유체를 순환시키는 펌핑부를 작동시킬 수 있다. 이를 통해 전동부를 냉각시키기 위한 냉각장치를 간소화할 수 있고 소비전력을 줄여 전기모터의 효율을 높일 수 있다.
또, 본 실시예는, 펌프부가 회전축에 연동되거나 또는 회전축이 펌프부의 일부를 이루도록 함에 따라, 펌핑부의 제작을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 펌핑부의 조립을 용이하게 하여 제조비용을 절감할 수 있다.
또, 본 실시예는, 모터 케이스에 냉각수포켓을 형성하여 케이스 외부의 방열부재와 연동시키거나 또는 모터 케이스의 내부공간에 수용된 냉각유체를 케이스 외부에서 방열부재와 열교환시킴으로써, 냉각유체가 적정온도를 유지하도록 할 수 있다. 이를 통해, 펌프에 의해 순환되는 냉각유체가 전동부를 더욱 효과적으로 냉각되도록 할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 전기모터를 구비한 전기차량의 사시도,
도 2는 도 1의 전기모터의 외관을 보인 사시도,
도 3은 도 2에서 커버 플레이트를 분해하여 보인 사시도,
도 4는 도 3에서 커버 플레이트를 조립하여 전기모터의 내부를 보인 단면도,
도 5는 도 1에 따른 전기모터의 다른 실시예를 보인 사시도,
도 6은 도 5에서 단자부를 분해하여 보인 사시도,
도 7은 도 1에 따른 전기모터의 또다른 실시예를 보인 사시도,
도 8은 도 7에서 펌핑부를 분해하여 보인 사시도,
도 9는 도 8에서 펌핑부를 조립하여 전기모터의 내부를 보인 단면도,
도 10은 도 9에 따른 펌핑부를 파단하여 보인 분해사시도,
도 11은 도 10에서 펌핑부를 조립하여 보인 정면도,
도 12는 도 11의 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도,
도 13은 펌핑부에서 내측기어에 대한 다른 실시예를 보인 단면도,
도 14는 펌핑부에 대한 다른 실시예를 보인 단면도,
도 15는 방열부의 일실시예를 보인 계통도,
도 16은 방열부의 다른 실시예를 보인 계통도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 전기모터 및 이를 구비한 전기차량의 실시예를 상세히 설명한다. 본 명세서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 되지 않아야 함을 유의해야 한다.
도 1은 본 실시예에 따른 전기모터를 구비한 전기차량의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기차량은 차량바디(11), 배터리(12) 및 전기모터(100)를 포함한다.
차량바디(11)는 주행 및 탑승이 가능하게 구성된다. 도면에는 도시하지 않았으나, 차량바디(11)의 상측에는 탑승공간을 형성하는 캐빈이 구비될 수 있다. 또, 차량바디(11)에는 복수의 휠(13)이 구비된다. 복수의 휠(13)은 좌우방향 및 전후방향을 따라 각각 이격되게 배치될 수 있다.
배터리(12)는 차량바디(11)에 구비될 수 있다. 배터리(12)는 주지된 바와 같이 충전이 가능하게 2차 전지로 이루어질 수 있다.
전기모터(100)는 전기차량을 구동하는 일종의 견인모터(traction motor)의 역할을 한다. 이에 따라 전기차량에는 적어도 한 개 이상의 전기모터(100)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 전기모터(100)는 전기차량의 구동방식에 따라, 한 개의 전기모터가 구비되어 전방 휠 또는 후방 휠에 연결될 수도 있고, 복수 개의 전기모터가 구비되어 전방 휠과 후방 휠에 각각 연결될 수도 있다.
또, 전기모터(100)는 배터리(12)로부터 전력을 공급받을 수 있도록 전기적으로 연결되어 구비된다. 예를 들어, 전기모터(100)와 배터리(12)의 사이에는 인버터장치(14)가 구비될 수 있다.
인버터장치(14)는 배터리(12)로부터 직류 전력을 공급받아 교류전력으로 변환한 후 전기모터(100)에 공급할 수 있게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 인버터장치(14)는 입력케이블(14a) 및 출력케이블(14b)을 구비할 수 있다. 입력케이블(14a)은 배터리(12)에 연결될 수 있다. 출력케이블(14b)은 전기모터(100)에 연결될 수 있다.
도 2는 도 1의 전기모터의 외관을 보인 사시도이고, 도 3은 도 2에서 커버 플레이트를 분해하여 보인 사시도이며, 도 4는 도 3에서 커버 플레이트를 조립하여 전기모터의 내부를 보인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전기모터(100)는 외관을 형성하는 케이스(110), 케이스(110)의 내부공간(110a)에 구비되는 전동부(120), 전동부(120)에 결합되어 케이스(120)에 회전 가능하게 지지되고 전동부(120)의 동력을 외부로 전달하는 회전축(130)을 포함한다.
케이스(110)는 횡방향으로 길게 형성되는 케이스 하우징(111), 케이스 하우징(111)의 좌우 양측을 복개하는 제1 케이스 커버(112) 및 제2 케이스 커버(113)를 포함한다. 이하에서는 도면의 좌측을 제1 케이스 커버(112)로, 우측을 제2 케이스 커버(113)로 각각 정의하여 설명한다.
본 실시예에 따른 케이스 하우징(111)은 좌우 양단이 개방된 원통 형상으로 형성된다. 케이스 하우징(111)의 내주면은 후술할 스테이터(121)의 외주면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 이에 의해, 스테이터(121)가 케이스 하우징(111)의 내주면에 압입되어 고정될 수 있다.
케이스 하우징(111)의 일측 개구단은 제1 케이스 커버(112)에 의해 밀봉되고, 케이스 하우징(111)의 타측 개구단은 제2 케이스 커버(113)에 의해 밀봉된다. 제1 케이스 커버(112)와 제2 케이스 커버(113)는 볼트와 같은 체결부재(115)에 의해 케이스 하우징(111)의 양단에 각각 체결되어, 케이스(110)의 내부공간(110a)을 형성하게 된다.
또, 제1 케이스 커버(112)의 내측면과 이를 마주보는 케이스 하우징(111)의 일단면, 제2 케이스 커버(113)의 내측면과 이를 마주보는 케이스 하우징(111)의 타단면 사이에는 각각 오링(O-ring) 또는 가스켓과 같이 케이스 실링부재(116)가 각각 구비될 수 있다.
이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)은 케이스 하우징(111), 제1 케이스 커버(112) 및 제2 케이스 커버(113)에 의해 긴밀하게 밀봉되어 외부로부터 분리되고, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 고압의 냉각유체가 수용되어 케이스(110)의 내부공간(110a)이 고압을 형성하더라도 냉각유체가 케이스(110)의 외부로 누설되는 것을 억제할 수 있다. 참고로, 냉각유체는 고압의 냉매 또는 오일이 적용될 수 있다. 이하에서는 고압의 냉매가 적용된 예를 중심으로 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 케이스 커버(112)는 전술한 바와 같이 케이스 하우징(111)의 일측 개구단에 밀봉되도록 결합된다. 제1 케이스 커버(112)는 케이스 하우징(111)을 중심으로 후술할 제2 케이스 커버(113)의 반대쪽에 위치하게 된다.
본 실시예에 따른 제1 케이스 커버(112)는 외경이 케이스 하우징(111)의 외경보다 크거나 같은 대략 원판형상으로 형성된다. 제1 케이스 커버(112)의 중앙에는 후술할 회전축(130)의 제1 단부(131)를 회전 가능하게 지지되는 제1 축수부(1121)가 형성된다.
제1 축수부(1121)는 제1 케이스 커버(112)의 내측면에서 전동부(120)를 향해 연장되고, 제1 축수부(1121)의 중심에는 회전축(130)의 제1 단부(131)가 지지되도록 제1 축수구멍(1122)이 축방향으로 관통되어 형성될 수 있다.
제1 축수구멍(1122)의 내경은 회전축(130)의 제1 단부(131)의 외경보다 크게 형성된다. 이에 따라, 제1 축수구멍(1122)의 내주면과 회전축(130)의 제1 단부(131)의 외주면 사이에 틈새가 발생되어 케이스(110)의 내부공간(110a)에 채워진 냉각유체가 상기 틈새를 통해 누설될 수 있다. 이에 따라, 제1 축수구멍(1122)의 내주면과 회전축(130)의 제1 단부(131)의 외주면 사이에는 제1 축수실링부재(1171)가 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 축수실링부재(1171)는 제1 축수부(1121)의 끝단, 즉 전동부(120)를 마주보는 제1 축수부(1121)의 내측단부에 구비될 수 있다. 이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 수용된 냉각유체가 제1 축수구멍(1122)으로 유입되는 것을 억제할 수 있다.
또, 제1 축수실링부재(1171)는 원형단면 또는 사각단면과 같은 오링(O-ring)으로 형성될 수도 있다. 하지만, 제1 축수실링부재(1171)는 회전축(130)과의 마찰손실을 최소화하면서도 케이스(110)의 내부공간(110a)에 채워진 고압의 냉각유체를 효과적으로 실링할 수 있도록 케이스(110)의 내부공간(110a)을 향해 개구된 립실(lip seal)로 이루어질 수 있다.
또, 제1 축수실링부재(1171)는 후술할 제1 베어링(1181)보다 내측, 즉 전동부(120)에 인접한 위치에 구비될 수 있다. 즉, 전동부(120)를 기준으로 제1 축수실링부재(1171)가 구비되고, 제1 축수실링부재(1171)를 이어서 제1 베어링(1181)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 고온 고압의 냉각유체가 수용되더라도 그 냉각유체의 압력을 제1 베어링(1181)이 직접 받지 않게 되어 제1 베어링(1181)의 피로수명이 연장될 수 있다. 이는, 후술할 제2 축수실링부재(1172)도 마찬가지이다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 제1 축수실링부재(1171)는 제1 베어링(1181)보다 외측, 즉 전동부(120)를 기준으로 보면 제1 베어링(1181)이 안쪽에, 제1 축수실링부재(1171)가 바깥쪽에 구비될 수 있다. 예를 들어, 냉각유체가 오일인 경우에는 냉매와 달리 제1 베어링이 오일과 접촉되도 무방하다. 따라서, 이 경우에는 제1 베어링(1181)이 제1 축수실링부재(1171)보다 전동부(120)에 가깝게, 즉 케이스(110)의 내부공간(110a)에 접하도록 구비될 수 있다. 이는, 제2 축수실링부재(1172)와 제2 베어링(1182)도 마찬가지이다.
한편, 제1 축수구멍(1122)의 내주면에는 회전축(130)의 제1 단부(110a)를 지지하는 제1 베어링(1181)이 구비된다. 제1 베어링(1181)은 후술할 제2 베어링(1182)과 마찬가지로 회전축(130)을 반경방향 및 축방향으로 지지할 수 있는 볼 베어링으로 이루어질 수 있다. 제1 베어링(1181)의 내륜은 회전축(130)의 제1 단부(131)의 외주면에, 외륜은 제1 축수구멍(1122)의 내주면에 각각 고정 결합될 수 있다.
또, 제1 축수구멍(1122)의 내부에는 회전축(130)의 절대위치를 감지하는 회전축 감지부재(resolver)(119)이 구비될 수 있다. 회전축 감지부재(119)는 환형으로 형성되어 제1 베어링(1181)보다 외측에서 제1 축수구멍(1122)의 내주면에 고정될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 회전축 감지부재(119)는 제1 베어링(1181)보다 외측에 구비됨에 따라, 이물질이 제1 축수구멍(1122)의 내부로 유입되어 감지오류가 발생될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 제1 케이스 커버(112)의 외측면에는 제1 축수구멍(1122)의 외측면을 복개하는 커버 플레이트(1191)가 결합될 수 있다.
커버 플레이트(1191)는 별도로 제작되어 제1 케이스 커버(112)에 볼트(미부호)로 체결될 수도 있다. 커브 플레이트(1191)는 금속재질로 형성될 수도 있지만, 플라스틱과 같은 재질로 형성될 수도 있다.
또, 커버 플레이트(1191)의 일측면과 이를 마주보는 제1 케이스 커버(112)의 외측면 사이에는 오링 또는 가스켓과 같은 커버실링부재(1192)가 구비될 수도 있다. 이에 따라, 이물질이 케이스(110)의 외부에서 제1 축수구멍(1122)의 내부로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
한편, 별도의 커버 플레이트를 배제하고 제1 축수구멍(1122)은 후술할 단자부(140) 또는 펌핑부(150)를 이용하여 복개될 수도 있다. 이에 대해서는 단자부(140) 및 펌핑부(150)와 함께 나중에 설명한다.
또, 제1 축수구멍(1122)은 단일한 내경을 가지도록 형성될 수도 있다. 하지만, 제1 축수구멍(1122)의 내부에 구비되는 부품들(예를 들어, 축수실링부재, 베어링, 회전축 감지부재)의 규격에 따라서는 복수의 내경을 가지도록 형성될 수도 있다.
예를 들어, 제1 축수구멍(1122)의 내부에 제1 축수실링부재(1171), 제1 베어링(1181), 회전축 감지부재(119)가 설치되는 경우, 이들 부품의 규격에 따라 제1 축수구멍(1122)의 내주면은 다단으로 형성될 수 있다. 특히, 회전축 감지부재(119)는 제1 축수실링부재(1171) 또는 제1 베어링(1181)에 비해 큰 외경을 가짐에 따라, 제1 축수구멍(1122)의 내부는 크게 베어링공간(이하, 베어링수용부)(1122a)과 감지부재 수용공간(이하, 감지부재 수용부)(1122b)으로 구분되고, 베어링수용부(1122a)의 내경에 비해 감지부재 수용부(1122b)의 내경보다 크게 형성된다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 베어링수용부의 내부로 오일을 공급하여 베어링을 윤활할 수도 있다. 이 경우, 베어링수용부와 감지부재 수용부의 사이에는 별도의 실링부재를 구비하여 양쪽 수용부 사이를 분리할 수 있다.
또, 이 경우에 베어링수용부에는 급유구멍 및 배유구멍이 형성될 수 있다. 급유구멍은 회전축을 관통하여 형성될 수 있고, 배유구멍은 케이스의 내부공간 또는 급유원으로 회수되도록 형성될 수 있다.
한편, 제2 케이스 커버(113)는 전술한 바와 같이 케이스 하우징(111)의 타측 개구단에 밀봉되도록 결합된다. 제2 케이스 커버(113)는 케이스 하우징(111)을 중심으로 제1 케이스 커버(112)의 반대쪽에 위치하게 된다.
본 실시예에 따른 제2 케이스 커버(113)는 제1 케이스 커버(112)와 마찬가지로 그 외경이 케이스 하우징(111)의 외경보다 크거나 같은 대략 원판형상으로 형성된다. 제2 케이스 커버(113)의 중앙에는 후술할 회전축(130)의 제2 단부(132)를 회전 가능하게 지지되는 제2 축수부(1131)가 형성된다.
제2 축수부(1131)는 제2 케이스 커버(113)의 내측면에서 전동부(120)를 향해 연장되고, 제2 축수부(1131)의 중심에는 회전축(130)의 제2 단부(132)를 지지하도록 제2 축수구멍(1132)이 축방향으로 관통되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 축수부(1131)는 제1 축수부(1121)와 반대방향으로 형성된다.
제2 축수구멍(1132)의 내경은 회전축(130)의 제2 단부(132)의 외경보다 크게 형성된다. 이에 따라, 제2 축수구멍(1132)의 내주면과 회전축(130)의 제2 단부(132)의 외주면 사이에 틈새가 발생될 수 있다. 그러면 케이스(110)의 내부공간(110a)에 채워진 냉각유체가 상기 틈새를 통해 누설될 수 있다. 이에 따라, 제2 축수구멍(1132)의 내주면과 회전축(130)의 제2 단부(132)의 외주면 사이에는 제2 축수실링부재(1172)가 구비될 수 있다.
제2 축수실링부재(1172)는 제2 축수부(1131)의 끝단, 즉 전동부(120)를 마주보는 제2 축수부(1131)의 내측단부에 구비될 수 있다. 이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 수용된 냉각유체가 제2 축수구멍(1132)으로 유입되는 것을 억제할 수 있다.
또, 제2 축수실링부재(1172)는 제1 축수실링부재(1171)와 동일하게 형성되어 반대방향으로 구비될 수 있다. 즉, 제2 축수실링부재(1172)는 케이스(110)의 내부공간(110a)을 향해 개구된 립실(lip seal)로 이루어질 수 있다.
또, 제2 축수실링부재(1172)는 제1 축수실링부재(1171)와 마찬가지로 후술할 제2 베어링(1182)보다 내측에 구비될 수 있다. 이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 고온 고압의 냉각유체가 수용되더라도 그 냉각유체의 온도하중과 압력하중을 제2 베어링(1182)이 직접 받지 않게 되어 제2 베어링(1182)의 피로수명이 연장될 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 제2 축수실링부재(1172)는 제1 축수실링부재(1171)와 마찬가지로 제2 베어링(1182)보다 외측에 구비될 수 있다.
또, 제2 축수구멍(1132)의 내주면에는 회전축(130)의 제2 단부(132)를 지지하는 제2 베어링(1182)이 구비된다. 제2 베어링(1182)은 제1 베어링(1181)과 마찬가지로 반경방향과 축방향을 지지할 수 있는 볼 베어링으로 이루어질 수 있다. 제2 베어링(1182)의 내륜은 회전축(130)의 제2 단부(132)의 외주면에, 외륜은 제2 축수구멍(1132)의 내주면에 각각 고정 결합될 수 있다.
다음으로 전동부에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전동부(120)는 크게 스테이터(121), 로터(122)를 포함한다.
스테이터(121)는 스테이터 코어(1211) 및 스테이터 코어(1211)에 권선되는 스테이터 코일(1212)을 포함한다. 스테이터 코어(1211)는 자성체로 된 복수의 전기강판을 절연 적층하여 형성되고, 케이스 하우징(111)의 내주면에 열간압입되어 고정 결합될 수 있다.
스테이터 코어(1211)는 내부에 로터(122)가 기설정된 공극(air gap)을 두고 회전 가능하게 수용될 수 있도록 로터수용부(1211a)가 구비된다. 로터수용부(1211a)는 축방향을 따라 관통되어 형성된다.
또, 스테이터 코어(1211)는 로터수용부(1211a)의 내주면을 따라 복수 개의 슬롯(미도시)과 복수 개의 티스(미도시)가 각각 한 개씩 번갈아 형성된다. 스테이터 코일(1212)은 양쪽 슬롯의 내부를 경유하여 각각의 티스에 권선된다. 스테이터 코일(1212)에서 리드선(미도시)이 인출되고, 그 리드선(미도시)은 제1 케이스 커버(112)의 외측면에 구비되어 외부전원과 통전되는 후술할 단자부(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 단자부(140)에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
한편, 로터(122)는 로터 코어(1221) 및 로터 코어(1221)에 결합되는 복수의 영구자석(1222)을 포함한다.
로터 코어(1221)는 자성체로 된 복수의 전기강판을 절연 적층하여 형성된다. 로터 코어(1221)의 중앙에는 회전축(130)이 삽입될 수 있게 회전축 결합부(1221a)가 형성되고, 회전축 결합부(1221a)의 둘레를 따라 영구자석(1222)이 삽입되는 복수의 자석수용부(미부호)가 형성될 수 있다. 회전축 결합부(1221a)와 복수의 자석수용부는 각각 로터 코어(1221)를 축방향으로 관통하여 형성될 수 있다.
회전축 결합부(1221a)에는 후술할 회전축(130)이 삽입되어 결합되고, 자석수용부에는 각각 한 개씩(경우에 따라서는 복수 개씩)의 영구자석(1222)이 삽입되어 결합될 수 있다. 영구자석(1222)은 로터 코어(1221)의 원주방향을 따라 서로 다른 자극(N극, S극)이 서로 교호적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 로터(122)는 각 1극(N극, S극)당 복수의 영구자석(1222)을 각각 구비할 수 있다.
다음으로 회전축에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 회전축(130)은 로터 코어(1221)의 회전축 결합부(1221a)에 열간압입되어 결합될 수 있다. 회전축(130)은 로터 코어(1221)의 축방향을 따라 좌우 양측으로 각각 연장될 수 있다. 이하에서는 회전축(130)의 양단중에서 펌핑부(150)를 향하는 단부를 제1 단부(131), 반대쪽을 제2 단부(132)로 정의하여 설명한다. 제2 단부(132)는 출력측이다.
또, 회전축(130)의 양단은 제1 베어링(1181) 및 제2 베어링(1182)에 회전 가능하게 지지된다. 제1 베어링(1181)과 제2 베어링(1182)은 볼베어링으로 이루어짐에 따라, 회전축(130)은 제1 베어링(1181)과 제2 베어링(1182)에 의해 반경방향은 물론 축방향으로도 지지될 수 있다.
또, 회전축(130)의 양단은 필요에 따라 다단으로 단차지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전축(130)의 제1 단부(131)에는 제1 축수실링부재(1171), 제1 베어링(1181), 회전축 감지부재(119)가 각각 축방향을 따라 순차적으로 결합된다. 이에 따라, 회전축(130)의 제1 단부(131)에는 실링부재 지지부(1311), 베어링지지부(1312), 감지부재 지지부(1313)가 회전축(130)의 제1 단부쪽을 향해 순차적으로 단차지게 형성될 수 있다. 특히, 베어링지지부(1312)는 제1 베어링(1181)을 이루는 내륜이 압입되어 축방향으로도 지지됨에 따라, 실링부재 지지부(1311)와 베어링지지부(1312)의 사이는 내륜을 안정적으로 지지할 수 있을 만큼의 높이를 가지도록 단차지게 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로 단자부에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 제1 케이스 커버(112)의 외측면에는 전동부(120)와 외부단자를 연결하는 단자부(140)가 구비될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 단자부(140)는 외부전원과 연결되는 단자부 본체(141), 단자부 본체(141)를 밀봉하는 단자부커버(142)를 포함한다.
단자부 본체(141)는 제1 케이스 커버(112)의 외측면에 구비되는 단자장착홈(1123)에 삽입되어 결합된다. 단자장착홈(1123)은 제1 축수구멍(1122)의 중심으로부터 편심진 위치에 형성된다. 이에 따라, 단자부(140)는 후술할 펌핑부(150)로부터 편심진 위치에 구비된다.
단자부커버(142)는 플라스틱과 같이 제1 케이스 커버(112)보다 가벼운 경질 소재로 형성되고, 제1 케이스 커버(112)를 마주보는 면이 개구되는 사각박스 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 단자부커버(142)는 단자부 본체(141)를 씌워 개구단쪽이 제1 케이스 커버(112)에 결합될 수 있다.
단자부커버(142)의 개구단에는 커버고정부(1421)가 형성될 수 있다. 커버고정부(1421)는 단자부커버(142)의 외면에서 플랜지 형상으로 연장 형성되어 제1 케이스 커버(112)에 체결될 수 있다.
커버고정부(1421)는 단자부커버(142)의 외면에서 방사상으로 대략 동일 넓이로 연장 형성될 수 있다. 하지만, 커버고정부(1421)를 이용하여 제1 축수구멍(1122)을 복개할 수도 있다.
도 5는 도 1에 따른 전기모터의 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 6은 도 5에서 단자부를 분해하여 보인 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 커버고정부(1421)는 제1 축수구멍(1122)을 복개할 수 있을 정도로 연장 형성될 수 있다.
단자부커버(142)는 단자부본체(141)가 제1 케이스 커버(112)의 중심으로부터 편심지게 배치됨에 따라, 커버고정부(1421)는 제1 케이스 커버(112)의 중심을 향해 편심지게 연장 형성될 수 있다.
커버고정부(1421)는 제1 축수구멍(1122)을 완전히 복개할 수 있을 정도의 넓이를 가지도록 형성되고, 커버고정부(1421)와 제1 케이스 커버(112)의 사이에는 전술한 커버 실링부재(1192)가 구비될 수 있다.
상기와 같이, 본 실시예에 따른 전기모터는 케이스(110)의 내부공간(110a)이 긴밀하게 밀봉됨에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 수용되는 고압의 냉각유체가 누설되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
즉, 본 실시예는 케이스(110)의 내부공간(110a)을 형성하는 케이스 하우징(111)의 양쪽 측면에 제1 케이스 커버(112)와 제2 케이스 커버(113)가 체결되되, 케이스 하우징(111)의 양쪽 측면과 이를 마주보는 제1 케이스 커버(112)와 제2 케이스 커버(113)의 사이에는 각각 케이스 실링부재(116)가 구비된 상태에서 볼트 체결된다.
또, 제1 케이스 커버(112)의 제1 축수구멍(1122)과 제2 케이스 커버(113)의 제2축수구멍(1132)을 각각 관통하는 회전축(130)의 외주면과 이를 마주보는 제1 축수구멍(1122)의 내주면 및 제2축수구멍(1132)의 내주면 사이에는 각각 제1 축수실링부재(1171)와 제2 축수부재(1172)가 구비된다.
이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 고온 고압의 냉각유체가 수용되더라도 그 냉각유체의 압력에 의해 케이스(110)를 이루는 부재들[(111)(112)][(111)(113)] 사이의 틈새, 또는 케이스(110)와 결합되는 회전축(130)과의 틈새를 통해 누설되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
나아가, 제1 축수실링부재(1171)와 제2 축수실링부재(1172)가 각각 제1 베어링(1181)과 제2 베어링(1182)보다 각각 안쪽에 위치하하여 케이스(110)의 내부공간(110a)을 밀봉하게 된다. 이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 수용된 고온 고압의 냉각유체가 제1 베어링(1181)과 제2 베어링(1182)에 직접 접촉되는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해 제1 베어링(1181)과 제2 베어링(1182)이 고온 고압의 냉각유체에 의해 피로수명이 단축되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 제1 축수구멍(1122)의 외측단을 별도의 커버 플레이트(1191)로 복개하거나 또는 단자부(140)를 이루는 커버고정부(1421)를 연장하여 복개하는 예를 설명하였다. 하지만, 경우에 따라서는 제1 케이스 커버(112)의 외측면에 냉각유체를 순환시키기 위한 펌핑부가 설치되고, 이 펌핑부를 이용하여 제1 축수구멍(1122)을 복개할 수도 있다.
도 7은 도 1에 따른 전기모터의 또다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 8은 도 7에서 펌핑부를 분해하여 보인 사시도이며, 도 9는 도 8에서 펌핑부를 조립하여 전기모터의 내부를 보인 단면도이고, 도 10은 도 9에 따른 펌핑부를 파단하여 보인 분해사시도이며, 도 11은 도 10에서 펌핑부를 조립하여 보인 정면도이고, 도 12는 도 11의 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 펌핑부(150)는 회전축(130)의 양단 중에서 적어도 어느 한쪽 단부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 펌핑부(150)는 회전축(130)의 제1 단부(131)와 이를 지지하는 제1 케이스 커버(112)의 사이, 회전축(130)의 제2 단부(132)와 이를 지지하는 제2 케이스 커버(113)의 사이에 각각 구비될 수도 있다.
하지만, 펌핑부(150)는 회전축(130)의 제1 단부(131)와 이를 지지하는 제1 케이스 커버(112)의 사이 또는 회전축(130)의 제2 단부(132)와 이를 지지하는 제2 케이스 커버(113)의 사이 중에서 어느 한쪽에만 구비될 수도 있다. 이들 각각의 경우에서 펌핑부(150)의 기본적인 구성과 작용효과는 거의 동일할 수 있다. 따라서, 이하에는 펌핑부(150)가 회전축(130)의 제1 단부(131)와 이를 지지하는 제1 케이스 커버(112)의 사이에 구비된 예를 대표예로 삼아 설명한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 펌핑부(150)는 회전축(130)의 제1 단부(131)와 이를 지지하는 제1 케이스 커버(112)의 사이에 구비될 수 있다. 펌핑부(150)는 전술한 바와 같이 회전축(또는 전동부)(130)의 회전력을 이용하여 케이스의 내부공간에 채워진 냉각유체를 순환시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 펌핑부(150)는 트로코이드펌프(trochoid pump), 원심펌프(centrifugal pump), 스크류펌프(screw pump) 등 다양하게 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 트로코이드펌프를 대표예로 삼아 설명한다.
본 실시예에 따른 펌핑부(150)는 제1 케이스 커버(112)의 외측면에 결합되는 펌프 하우징(151), 펌프 하우징(151)에 수용되어 냉각유체를 순환시키는 펌프부재(155)를 포함한다.
펌프 하우징(151)은 제1 케이스 커버(112)에 접하며 펌프부재(155)를 수용하는 펌핑공간(1512a)을 형성하는 제1 펌프 하우징(1511), 제1 펌프 하우징(1511)에 결합되어 펌핑공간(1512a)을 복개하는 제2 펌프 하우징(1515)을 포함한다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 펌핑공간은 제2 펌프 하우징에 형성될 수도 있다.
제1 펌프 하우징(1511)은 별도로 제작되어 제1 케이스 커버(112)에 조립될 수 있다. 하지만, 경우에 따라서는 제1 케이스 커버(112)에서 일체로 연장되어 형성될 수도 있다. 이하에서는 제1 펌프 하우징(1511)이 별도로 제작되어 제1 케이스 커버(112)에 조립된 예를 먼저 설명한다.
또, 제1 펌프 하우징(1511)은 원형으로 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 장방형으로 길게 형성될 수도 있다. 본 실시예에 따른 제1 펌프 하우징(1511)은 원형과 장방형을 혼합한 형태로 형성될 수 있다.
다시 도 8 및 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 제1 펌프 하우징(1511)은 펌프부재(155)를 수용하는 펌프수용부(1512)가 원형으로 형성되고, 펌프수용부(1512)의 상하 양쪽에서 각각 연장되어 냉각유체의 통로를 복개하는 제1 통로커버부(1513a) 및 제2 통로커버부(1513b)가 장방형으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 펌프 하우징(1511)과 접하는 제1 케이스 커버(112)의 감지부재 수용부(1122b)가 후술할 펌프부재(155)의 내측기어(1552)보다 넓게 확장된다. 그러면, 제1 케이스 커버(112)에 구비되는 펌핑입구(150a)와 펌핑출구(150b)가 펌프부재(155)의 중심으로부터 멀리 위치하더라도 제1 펌프 하우징(1511)의 펌프수용부(1152)의 면적을 최소화하면서도 냉각유체의 순환통로를 형성할 수 있다.
다만, 제1 통로커버부(1513a)와 제2 통로커버부(1513b)의 길이가 길어지면 그만큼 펌핑부(150)의 무게가 증가하게 되므로 제1 통로커버부(1513a)와 제2 통로커버부(1513b)의 길이를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
이를 위해, 제1 통로커버부(1513a)와 제2 통로커버부(1513b)의 길이를 최소화하는 대신 펌핑입구(150a)와 펌핑출구(150b)를 각각 경사지게 형성하거나 또는 별도의 연장관을 연결하거나 또는 노즐과 같이 출구쪽 단면적을 좁게 형성할 수도 있다.
또, 제1 펌프 하우징(1511)은 펌프수용부(1152)의 일측면(이하, 전방면)에 전술한 펌핑공간(1512a)이 형성되고, 제1 통로커버부(1513a)에는 입구통공(1513a1)이, 제2 통로커버부(1513b)에는 출구통공(1513b1)이 각각 형성된다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 펌핑공간(1512a)은 후술할 외측기어(1551)가 회전 가능하게 삽입되도록 원형 단면 형상으로 형성된다. 펌핑공간(1512a)은 후술할 외측기어(1551)의 중심과 편심지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 외측기어(1551)가 회전축(130)의 축중심(O)에 대해 동심으로 형성되는 경우에는 펌핑공간(1512a)의 내주면이 축중심(O)에 대해 편심지게 형성될 수 있다. 반면, 후술할 외측기어(1551)가 회전축(130)의 축중심(O)에 대해 편심지게 형성되는 경우에는 펌핑공간(1512a)의 내주면이 축중심에 대해 동심으로 형성될 수 있다. 본 실시예는 후자, 즉 후술할 외측기어(1551)가 회전축(130)의 축중심(O)에 대해 편심지게 형성되고 펌핑공간(1512a)의 내주면이 축중심(O)에 대해 동심으로 형성된 예를 중심으로 설명한다.
또, 펌핑공간(1512a)의 중앙에는 후술할 내측기어(1552)가 구비된 회전축(130)의 제1 단부(131)가 관통하도록 축구멍(1512b)이 형성될 수 있다. 축구멍(1512b)은 제1 축수구멍(1122)과 동심 선상에 형성될 수 있다.
또, 축구멍(1512b)은 펌핑공간(1512a)과 동심을 이루는 원형으로 형성되고, 축구멍(1512b)의 내경은 제1 축수구멍(1122)의 내경(정확하게는 감지부재 수용부의 내경)보다 작게 형성된다.
예를 들어, 회전축(130)의 제1 단부(131)에는 회전축(130)의 감지부재 지지부(1313)에서 베어링부(1314)가 축방향으로 연장되고, 베어링부(1314)에서 펌프형성부(1315)가 축방향으로 연장된다. 베어링부(1314)는 제1 펌프 하우징(1511)의 축구멍(1512b)에 회전 가능하게 삽입되고, 펌프형성부(1315)의 외주면에는 내측기어(1552)가 형성될 수 있다. 내측기어(1552)는 외측기어(1551)와 맞물려 펌핑용적(V)을 형성하도록 원주방향을 따라 기어 형상으로 형성된다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 펌핑부(150)는 별도의 동력원을 구비하지 않고도 전기모터(100)를 구동시키는 전동부(120)의 동력을 이용하여 작동되면서 케이스(110)의 내부에 채워진 냉각유체를 순환시킬 수 있다.
이때, 축구멍(1512b)의 내경은 펌프형성부(1315)의 외경, 즉 내측기어(1552)의 외경보다는 크게 형성되어야 한다. 하지만, 펌핑용적(V)은 내측기어(1552)의 내측기어치(1552a) 사이에 형성됨에 따라, 축구멍(1512b)의 내경이 펌핑용적(V)의 내경보다 크게 된다. 그러면 펌핑용적(V)에 채워진 냉각유체의 일부가 축구멍(1512b)을 통해 제1 축수구멍(1122)의 내부, 즉 감지부재 수용부(1122b)의 내부로 누설될 수 있다.
이에, 축구멍(1512b)과 제1 축수구멍(1122)의 사이, 즉 축구멍(1512b)의 내주면과 이를 마주보는 회전축(130)의 베어링부(1314) 사이에는 립실(lip seal)과 같은 펌프실링부재(1561)가 삽입될 수 있다. 이를 통해, 펌핑용적(V)에 채워진 냉각유체의 일부가 축구멍(1512b)을 통해 감지부재 수용부(1122b)로 누설되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 펌핑공간(1512a)의 입구를 이루는 입구통공(1513a1)은 제1 통로커버부(1513a)의 끝단부에 이 형성될 수 있다. 입구통공(1513a1)의 일단은 제1 케이스 커버(112)에 구비되는 펌핑입구(150a)에 연통되고, 입구통공(1513a1)의 타단은 후술할 제1 통로부(1517a)의 입구측 안내부(1518b)에 연통될 수 있다.
또, 펌핑공간(1512a)의 출구를 이루는 출구통공(1513b1)은 제2 통로커버부(1513b)의 끝단부에 이 형성될 수 있다. 출구통공(1513b1)의 일단은 후술할 제2 통로부(1517b)의 출구측 안내부(1519b)에 연되고, 출구통공(1513b1)의 타단은 제1 케이스 커버(112)에 구비되는 펌핑출구(150b)에 연통될 수 있다.
다시 도 10 및 도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 제2 펌프 하우징(1515)은 평판 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 제1 펌프 하우징(1511)을 마주보는 제2 펌프 하우징(1515)의 일측면에는 입구측 안내홈(1518)과 출구측 안내홈(1519)이 각각 형성되어, 펌핑공간(1512a)이 입구통공(1513a1) 또는 출구통공(1513b1)에 각각 연통된다.
예를 들어, 제2 펌프 하우징(1515)은 원형으로 된 펌프 커버부(1516), 펌프 커버부(1516)의 상하 양쪽에서 장방형으로 연장되는 제1 통로부(1517a) 및 제2 통로부(1517b)를 포함한다.
펌프 커버부(1516)의 후방면에는 원호 형상으로 형성되는 입구측 포켓부(1518a)와 출구측 포켓부(1519a)가 상하 양쪽에 각각 형성되고, 제1 통로부(1517a)의 후방면에는 입구측 포켓부(1518a)에서 연장되어 입구통공(1513a1)과 연통되는 입구측 안내부(1518b)가, 제2 통로부(1517b)의 후방면에는 출구측 포켓부(1519a)에서 연장되어 출구통공(1513b1)과 연통되는 출구측 안내부(1519b)가 각각 형성될 수 있다.
여기서, 입구측 포켓부(1518a)와 입구측 안내부(1518b)는 입구측 안내홈(1518)을 형성하고, 출구측 포켓부(1519a)와 출구측 안내부(1519b)는 출구측 안내홈(1519)을 형성한다. 입구측 안내홈(1518)과 출구측 안내홈(1519)은 펌프 커버부(1516)의 중심을 기준으로 대칭되게 형성된다.
한편, 제2 펌프 하우징(1515)과 이를 마주보는 제1 펌프 하우징(1511)의 사이에는 오링 또는 가스켓과 같은 하우징 실링부재(1562)가 구비될 수 있다. 또, 제1 펌프 하우징(1511)과 이를 마주보는 제1 케이스 커버(112)의 사이, 예를 들어 입구통공과 펌핑입구의 사이, 출구통공과 펌핑출구의 사이에도 각각 오링 또는 가스켓과 같은 실링부재(미도시)가 구비될 수 있다.
다음으로 펌프부재에 대해 설명한다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 펌프부재(155)는 펌핑공간(1512a)에 원주방향으로 미끄러지 삽입되는 외측기어(1551), 외측기어(1551)에 맞물리며 회전축(130)에 구비되는 내측기어(1552)를 포함할 수 있다.
외측기어(1551)에는 외측기어치(1551a)가, 내측기어(1552)에는 내측기어치(1552a)가 각각 형성되고, 외측기어치(1551a)와 내측기어치(1552a)의 사이에는 기어치 개수차에 따른 펌핑용적(V)이 형성된다. 펌핑용적(V)은 원주방향을 따라 이동하면서 케이스(110)의 내부공간(110a)에 채워진 냉각유체를 펌핑하여 스테이터 코일(1212)에 비산되도록 순환시키게 된다.
또, 외측기어(1551)는 환형으로 형성되고, 외주면은 원형으로 형성되며, 내주면에는 앞서 설명한 복수 개의 외측기어치(1551a)가 원주방향을 따라 연이어 형성될 수 있다. 외측기어치(1551a)는 외측기어(1551)의 외주면에 대해 편심지게 형성될 수 있다.
내측기어(1552)는 원형으로 형성되고, 외주면에는 앞서 설명한 복수 개의 내측기어치(1552a)가 원주방향을 따라 연이어 형성될 수 있다.
또, 내측기어(1552)는 전술한 바와 같이 회전축(130)에 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전축(130)의 베어링부(1314) 끝단에서 펌프형성부(1315)가 축방향으로 연장 형성되고, 펌프형성부(1315)의 외주면에 내측기어(1552)를 이루는 복수 개의 내측기어치(1552a)가 원주방향을 따라 연속으로 형성될 수 있다.
본 실시예와 같이, 내측기어(1552)가 회전축(130)에 일체로 형성되는 경우에는 그 내측기어(1552)를 용이하면서도 정밀하게 가공할 수 있어 제조비용을 낮추는 동시에 동작 신뢰성을 높일 수 있다.
한편, 내측기어(1552)는 회전축(130)에 조립되어 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 13에서와 같이, 내측기어(1552)가 별도로 제작되어 회전축(130)의 펌프형성부(1315)에 후조립될 수 있다. 이 경우에는 내측기어(1552)를 제1 펌프 하우징(1512)의 축구멍(1512b)보다 크게 형성할 수 있어 그만큼 펌핑용적(V)을 증가시킬 수 있다. 또, 이 경우에는 내측기어(1552)의 외경, 정확하게는 후술할 내측기어치(1552a) 사이에 형성되는 펌핑용적(V)의 내경(D1)이 축구멍(1512b)의 내경(D2)보다 크게 형성될 수 있다. 그러면, 제1 펌프 하우징(1511)에 펌핑공간(1512a)은 물론 입구측 안내홈(1518)과 출구측 안내홈(1519)을 형성하면서도 펌핑용적(V)의 냉각유체가 축구멍(1512b)을 통해 제1 축수구멍(1122)의 감지부재 수용부(1122b)로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 펌핑부는 다음과 같이 동작된다.
즉, 배터리(12)를 통해 전동부(120)에 입력된 전원에 의해 로터(122)가 회전을 하게 되면 그 로터(122)에 결합된 회전축(130)이 로터(120)와 함께 회전을 하게 된다. 이때, 회전축(130)은 제1 베어링(1181)과 제2 베어링(1182)에 의해 반경방향 및 축방향으로 지지된다.
그러면, 회전축(130)의 제1 단부에 구비된 내측기어(1552)는 외측기어(1551)에 대해 편심된 상태에서 회전을 하게 되고, 내측기어(1552)가 회전을 함에 따라 외측기어(1551)도 내측기어(1552)와 위상차를 두고 회전을 하게 된다. 이때, 내측기어치(1552a)와 외측기어치(1551a) 사이에는 펌핑용적(V)이 발생되고, 이 펌핑용적(V)이 내측기어(1552)의 회전방향을 따라 이동하면서 용적이 가변되어 펌핑력을 발생하게 된다.
그러면, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 채워진 냉각유체는 제1 케이스 커버(112)의 펌핑입구(150a)로 흡입되고, 이 냉각유체는 펌핑부(150)를 이루는 제1 펌프 하우징(1511)의 입구통공(1513d)을 통해 입구측 안내홈(1518)을 이루는 입구측 안내부(1518a)로 유입된다. 이 냉각유체는 입구측 포켓부(1518b)로 이동하였다가 외측기어치(1551a)와 내측기어치(1552a) 사이의 펌핑용적(V)으로 유입되고, 펌핑용적(V)을 따라 이동하여 출구측 안내홈(1519)을 이루는 출구측 포켓부(1519a)쪽으로 이동하게 된다.
그러면, 출구측 안내홈(1519)쪽으로 이동하는 냉각유체는 출구측 포켓부(1519a)를 거쳐 출구측 안내부(1519b)로 이동하게 되고, 이 냉각유체는 출구통공(1513b1)과 펌핑출구(150b)를 통해 케이스(110)의 내부공간(110a)으로 회수된다.
케이스(110)의 내부공간(110a)으로 회수되는 냉각유체는 펌핑출구(150b)가 마주보는 스테이터 코일(1222)을 향해 비산되고, 냉각유체는 스테이터 코일(1222)을 타고 흘러내리면서 그 스테이터 코일(1222)을 냉각시키게 된다.
이때, 펌핑출구(150b)의 내경은 펌핑입구(150a)의 내경보다 작게 형성되거나 또는 펌핑출구(150b)가 상향 경사지게 형성되거나 또는 펌핑출구(150b)에 연장관(미도시)이 연결되는 경우에는 더 많은 양의 냉각유체가 스테이터 코일(1222)쪽으로 비산되어 스테이터의 냉각효과를 높일 수 있다.
이렇게 하여, 본 실시예에 따른 펌핑부는 전동부의 구동력을 동력원으로 작동되어 케이스의 내부공간에 수용된 냉각유체를 순환시킬 수 있다. 이를 통해 펌핑부의 구조가 단순할 뿐만 아니라 소형화 및 경량화를 이룰 수 있다. 또, 펌핑부가 별도의 동력원 없이 작동됨에 따라 전기모터의 소비전력을 줄여 이를 채용하는 전기차량이 에너지 효율을 높일 수 있다.
아울러, 펌핑부를 이용하여 회전축 감지부재를 수용하는 축수구멍을 복개함에 따라, 이 축수구멍을 밀봉하기 위한 부품수 및 이를 결합하기 위한 조립공수를 줄일 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 펌핑부가 케이스의 외부에 설치되는 것이나, 경우에 따라서는 펌핑부가 케이스의 내부에 매립될 수도 있다.
도 14는 펌핑부에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다. 도 14를 참조하면, 제1 펌프 하우징(1511)은 제1 케이스 커버(112)의 외측면에 형성되고, 제2 펌프 하우징(1515)은 제1 케이스 커버(112)의 외측면에 결합되어 형성될 수 있다.
제1 펌프 하우징(1511)은 제1 케이스 커버(112)의 외측면에 기설정된 깊이만큼 함몰되어 형성될 수 있다. 다만, 이 경우에는 회전축(130)의 제1 단부(131)가 연장되어, 펌프형성부(1315)의 끝단에서 감지부재 지지부(1313)가 형성될 수 있다.
회전축(130)의 감지부재 지지부(1313)는 펌핑부(150)를 관통하여 그 펌핑부(150)의 외측에서 회전축 감지부재(119)가 설치될 수 있다.
제2 펌프 하우징(1515)은 전술한 실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 대한 설명은 전술한 실시예의 설명으로 대신한다.
한편, 도면으로 도시하지는 않았지만, 회전축 감지부재는 회전축의 출력측에 해당하는 제2 단부쪽에 설치될 수 있다.
상기와 같이 펌핑부(150)를 이루는 펌프부재(155)가 케이스(110)를 이루는 제1 케이스 커버(112)의 내부에 매립되는 경우에는 제1 펌프 하우징(1511)과 같이 펌핑부(150)를 이루는 부품수를 줄일 수 있다. 이에 따라, 펌핑부(150)를 용이하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 전기모터의 크기와 무게를 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예에서와 같이 케이스의 내부공간에 수용된 냉각유체를 순환시켜 스테이터 코일을 냉각시키게 되면, 냉각유체의 온도가 상승하게 되어 점차 냉각효율이 저하될 수 있다.
이에, 본 실시예에서는 냉각유체가 적정온도를 유지할 수 있도록 그 냉각유체를 냉각하기 위한 방열부가 더 구비될 수 있다. 방열부는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 방열부는 냉각유체를 케이스의 내부공간에 수용한 상태에서 냉각하는 내부 냉각방식(또는, 수냉방식)과, 냉각수를 케이스의 외부로 순환시켜 냉각하는 외부 냉각방식(또는, 공랭방식)이 적용될 수 있다.
도 15는 방열부의 일실시예를 보인 계통도이고, 도 16은 방열부의 다른 실시예를 보인 계통도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 방열부(160)는, 케이스 하우징(111)에 구비되어 냉각유체와 열교환하는 냉각수포켓(161)과, 케이스(110)의 외부에 구비되어 냉각수를 방열시키는 방열부재(162)와, 냉각수포켓(161)과 방열부재(162) 사이를 폐루프로 연결하는 제1 연결관(1651) 및 제2 연결관(1652)으로 이루어질 수 있다.
냉각수포켓(161)은 케이스(110)의 외주면을 감싸거나 또는 케이스(110)의 내주면을 감싸도록 구비될 수도 있다. 또, 냉각수포켓(161)은 케이스(110)를 이루는 벽체의 내부에 기설정된 깊이를 가지도록 형성될 수도 있다.
도 15는 케이스(110)를 이루는 케이스 하우징(111)의 내부에 냉각수포켓(161)이 형성된 예를 도시하고 있다. 냉각수포켓(161)은 단일 공간으로 형성될 수도 있고, 원주방향을 따라 복수 개의 공간으로 형성될 수도 있다.
또, 냉각수포켓(161)의 양단에는 케이스(110)의 외부를 향해 개구되는 포켓출구(161a)와 포켓입구(161b)가 형성되고, 포켓출구(161a)에는 제1 연결관(1651)의 일단이, 포켓입구(161b)에는 제2 연결관(1652)의 일단이 연결된다. 제1 연결관(1651)의 타단은 방열부재(162)의 입구에 연결되고, 제2 연결관(1652)의 타단은 방열부재(162)의 출구에 연결된다.
방열부재(162)는 라디에이터(radiator)가 적용될 수 있다. 통상, 전기차량의 경우에는 내연기관 차량과는 달리 라디에이터가 배제될 수도 있다. 하지만, 본 실시예에서는 전기모터(100)에서 발생되는 열을 방열하기 위해 별도의 라디에이터가 적용될 수 있다. 이 라이에이터는 기존의 내연기관 차량에 적용되는 라디에이터에 비해 작게 형성될 수 있다.
상기와 같은 내부 냉각방식에서도 펌핑부(150)를 비롯한 전기모터(100)의 기본적인 구성과 그에 따른 작용 효과는 전술한 전기모터의 경우와 동일하다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 것으로 대신한다.
다만, 본 실시예에서는 케이스(110)를 이루는 케이스 하우징(111)의 벽체 안쪽에 냉각수포켓(161)이 형성되고, 이 냉각수포켓(161)의 냉각수를 방열시키는 방열부재(162)가 케이스(110)의 외부에 구비된다. 이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에서 순환되는 냉각유체가 스테이터 코일(1222)을 포함한 전동부(120)를 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다.
즉, 케이스(110)의 냉각수포켓(161)에 수용된 냉각수는 포켓출구(161a)를 통해 제1 연결관(1651)으로 안내되고, 이 냉각수는 제1안내관(1651)을 통해 방열부재(162)의 내부유로로 이동하게 된다.
그러면, 방열부재(162)로 유입되는 냉각수는 그 방열부재(162)를 통과하면서 공기와 열교환되어 냉각되고, 이 냉각된 냉각수는 방열부재(162)의 출구를 통해 제2 연결관(1652)으로 안내된다.
그러면, 냉각수는 제2안내관(1652)을 통해 냉각수포켓(161)의 포켓입구(161b)로 안내되어 냉각수는 냉각수포켓(161)으로 유입된다. 냉각수포켓(161)으로 유입된 찬 냉각수는 케이스(110)의 내부공간(110a)에 채워진 냉각유체와 열교환되어 냉각유체가 적정온도로 냉각되게 된다.
그러면, 냉각수와 열교환되어 냉각된 냉각유체는 전술한 바와 같이 펌핑부(150)에 의해 펌핑되어 케이스(110)의 내부공간(110a)에서 순환되면서 스테이터 코일(1222)을 포함한 전동부(120)를 냉각하는 일련의 과정을 반복하게 된다.
본 실시예에서도 펌핑부에 대한 기본적인 구성 및 그에 따른 작용 효과는 방열부가 없는 경우와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에서는 냉각유체를 방열하기 위한 방열부가 더 구비됨에 따라 냉각유체가 전동부를 냉각하면서 전달받는 열을 신속하게 방열시킬 수 있다. 이를 통해 전동부에 대한 냉각효과를 더욱 높일 수 있다.
한편, 도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 방열부(160)는, 케이스 하우징(111)의 일단에는 케이스(110)의 내부공간(110a)에 연통되도록 케이스출구(160a)가 관통되어 형성되고, 케이스출구(160a)에는 제1 연결관(1651)의 일단이 연결되며, 제1 연결관(1651)의 타단은 케이스(110)의 외부에 구비되는 중간열교환기(163)의 제1 입구(1631a)에 연결된다.
중간열교환기(163)의 제1 입구(1631a)는 그 중간열교환기(163)의 내부에 구비되는 제1 유로(1631)의 일단을 이루며, 제1 유로(1631)의 타단을 이루는 중간열교환기(163)의 제1 출구(1631b)에는 제2 연결관(1652)의 일단이 연결되고, 제2 연결관(1652)의 타단은 펌핑부(150)의 입구측에 연결된다. 이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)은 제1 연결관(1651)과 제2 연결관(1652)을 통해 중간열교환기(163)의 제1 유로(1631)와 연통된다.
또, 중간열교환기(163)의 내부에는 제1 유로(1631) 외에 제2 유로(1632)가 구비된다. 제1 유로(1631)와 제2 유로(1632)는 평행하게 배치될 수도 있고, 이중관 형태로 배치될 수도 있다. 제2 유로(1632)의 일단을 이루는 제2 입구(1632a)는 방열부재(162)의 출구와 제3연결관(1653)으로 연결되고, 제2 유로(1632)의 타단을 이루는 제2 출구(1632b)는 방열부재(162)의 입구와 제4연결관(1654)으로 연결된다. 이에 따라, 제1 유로(1631)를 통과하는 냉각유체는 제2 유로(1632)를 통과하는 냉각수와 열교환된다.
상기와 같은 외부 냉각방식에서도 펌핑부(150)를 비롯한 전기모터(100)의 기본적인 구성과 그에 따른 작용 효과는 전술한 전기모터의 경우와 대략 유사하다. 다만, 본 실시예에서는 케이스(110)의 내부공간(110a)에 수용된 냉각유체가 케이스(110)의 외부에 구비된 중간열교환기(163)로 유출되었다가 재유입된다. 이를 위해, 펌핑부(150)의 펌핑입구(150a)는 전술한 실시예와 달리 펌프 하우징(151)의 제2 펌프 하우징(1515)에 형성될 수 있다.
이에 따라, 케이스(110)의 내부공간(110a)에 수용된 냉각유체는 케이스출구(160a)를 통해 제1 연결관(1651)으로 안내되고, 이 냉각유체는 제1안내관(1651)을 통해 중간열교환기(163)의 제1 유로(1631)로 유입되며, 제1 유로(1631)로 유입된 냉각유체는 다시 제2 연결관(1652)을 통해 펌핑부(150)로 안내되었다가 케이스(110)의 내부공간(110a)으로 회수된다.
이와 동시에, 방열부재(162)에 수용된 냉각수는 제3연결관(1653)을 통해 중간열교환기(163)의 제2 유로(1632)로 유입되고, 냉각수는 제4연결관(1654)을 통해 방열부재(162)로 회수되어 공기와 열교환된 후 다시 제3연결관(1653)을 통해 제2 유로(1632)로 유입되는 일련의 동작을 반복하게 된다.
이때, 중간열교환기(163)의 내부에서는 제1 유로(1631)를 통과하는 냉각유체는 제2 유로(1632)를 통과하는 냉각수와 열교환되어 냉각되고, 이 냉각된 냉각유체는 펌핑부(150)를 통해 케이스(110)의 내부공간(110a)으로 회수되면서 스테이터 코어(1222)를 비롯한 전동부(120)를 효과적으로 냉각하게 된다.
한편, 본 실시예에서는 펌핑입구(150a)가 제2 펌프 하우징(1515)에 형성됨에 따라, 펌핑입구(150a)는 펌핑용적(V)에 최대한 근접된 위치, 예를 들어 외측기어(1551)와 내측기어(1552)의 사이에 반경방향으로 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 펌프 하우징(151)은 전술한 실시예와 달리 제2 통로부(1514)를 배제할 수 있어 그만큼 펌핑부(150)의 무게를 줄일 수 있다.
본 실시예에서도 펌핑부에 대한 기본적인 구성 및 그에 따른 작용 효과는 방열부가 없는 경우 또는 전술한 내부순환 냉각방식의 방열부가 구성되는 경우와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에서는 냉각유체를 방열하기 위한 방열부가 케이스의 외부에 구비됨에 따라, 냉각유체가 전동부를 냉각하면서 전달받는 열을 더욱 신속하게 방열시킬 수 있다. 이를 통해 전동부에 대한 냉각효과를 더욱 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였다. 하지만, 본 발명은 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포함되어야 할 것이다.
11: 차량바디 12: 배터리
13: 휠 100: 전기모터
110: 케이스 110a: 내부공간
111: 케이스 하우징 112: 제1 케이스 커버
1121: 제1 축수부 1122: 제1 축수구멍
1122a: 베어링수용부 1122b: 감지부재 수용부
1123: 단자장착홈 113: 제2 케이스 커버
1131: 제2 축수부 1132: 제2 축수구멍
115: 체결부재 116: 케이스 실링부재
1171: 제1 축수실링부재 1172: 제2 축수실링부재
1181: 제1 베어링 1182: 제2 베어링
119: 회전축 감지부재 1191: 커버 플레이트
1192: 커버 실링부재 120: 전동부
121: 스테이터 1211: 스테이터 코어
1211a: 로터수용부 1212: 스테이터 코일
122: 로터 1221: 로터 코어
1221a: 회전축 결합부 1221b: 자석수용부
1222: 영구자석 130: 회전축
131: 제1 단부 1311: 실링부재 지지부
1312: 베어링지지부 1313: 감지부재 지지부
1314: 베어링부 1315: 펌프형성부
132: 제2 단부 140: 단자부
141: 단자부 본체 142: 단자부커버
1421: 커버고정부 150: 펌핑부
150a: 펌핑입구 150b: 펌핑출구
151: 펌프하우징 1511: 제1 펌프 하우징
1512: 펌프수용부 1512a: 펌핑공간
1512b: 축구멍 1513a: 제1 통로커버부
1513a1: 입구통공 1513b: 제2 통로커버부
1513b1: 출구통공 1515: 제2 펌프 하우징
1516: 펌프 커버부 1517a: 제1 통로부
1518: 입구측 안내홈 1518a: 입구측 포켓부
1518b: 입구측 안내부 1517b: 제2 통로부
1519: 출구측 안내홈 1519a: 출구측 포켓부
1519b: 출구측 안내부 155: 펌프부재
1551: 외측기어 1551a: 외측기어치
1552: 내측기어 1552a: 내측기어치
1561: 펌프실링부재 1562: 하우징 실링부재
160: 방열부 160a: 케이스출구
161: 냉각수포켓 161a: 포켓출구
161b: 포켓입구 162: 방열부재
163: 중간열교환기 1631: 제1 유로
1631a: 제1 입구 1631b: 제1 출구
1632: 제2 유로 1632a: 제2 입구
1632b: 제2 출구 1651: 제1 연결관
1652: 제2 연결관 O: 축중심
V: 펌핑용적

Claims (17)

  1. 전동부;
    상기 전동부에 결합되어 그 전동부의 구동력에 의해 회전하는 회전축; 및
    상기 회전축의 양단이 관통되어 지지되도록 축수구멍이 형성되며, 상기 전동부가 구비되는 내부공간이 밀봉되어 그 내부공간에 냉각유체가 수용되는 케이스;를 포함하고,
    상기 축수구멍에는 상기 회전축을 지지하는 베어링이 각각 구비되며, 상기 베어링보다 안쪽에는 상기 회전축과 상기 축수구멍 사이를 실링하는 축수실링부재가 각각 구비되는 전기모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    양단이 개구되는 케이스 하우징;
    상기 케이스 하우징의 양측에 결합되어 상기 케이스 하우징과 내부공간을 형성하는 제1 케이스 커버 및 제2 케이스 커버; 및
    상기 케이스 하우징의 양쪽 측면과 이를 마주보는 상기 제1 케이스 커버 및 제2 케이스 커버의 사이를 실링하는 케이스 실링부재;를 포함하고,
    상기 제1 케이스 커버와 상기 제2 케이스 커버의 내측면에는 각각 축수부가 상기 전동부를 향해 연장 형성되며, 상기 각 축수부에는 상기 축수구멍이 각각 형성되고,
    상기 축수실링부재는 상기 전동부를 마주보는 각 축수부의 내측단에 구비되는 전기모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전축의 양단 중에서 어느 한쪽에는 상기 회전축의 절대위치를 감지하는 회전축 감지부재가 구비되고,
    상기 회전축 감지부재는 상기 축수구멍의 내부에서 상기 베어링보다 바깥쪽에 위치하는 전기모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이스의 외측면에는 상기 회전축 감지부재를 수용하는 축수구멍을 복개하는 커버 플레이트가 결합되는 전기모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 상기 축수구멍의 내경보다 크게 형성되어 별도의 체결부재에 의해 상기 케이스의 외측면에 체결되는 전기모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 상기 케이스보다 경질로 형성되는 전기모터.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 전동부를 외부전원에 연결하는 단자부가 더 구비되고,
    상기 단자부는 상기 케이스의 외측면에 결합되어 상기 축수구멍을 복개하는 전기모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단자부는,
    외부전원과 연결되는 단자부 본체; 및
    상기 단자부 본체를 밀봉하여 상기 케이스에 결합되는 단자부커버;를 포함하고,
    상기 단자부커버가 상기 축수구멍을 복개하는 전기모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단자부커버에는 상기 케이스에 체결되는 커버고정부가 플랜지 형상으로 형성되고,
    상기 커버고정부의 일측에는 상기 축수구멍을 복개하도록 축수구멍 커버부가 상기 축수구멍을 향해 연장 형성되는 전기모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단자부커버는 상기 케이스보다 경질로 형성되는 전기모터.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 케이스의 내부공간에 수용된 냉각유체를 순환시키는 펌핑부가 더 구비되고,
    상기 펌핑부는 상기 케이스의 외측면에 결합되어 상기 축수구멍을 복개하는 전기모터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 펌핑부는,
    펌핑공간이 형성되고, 상기 펌핑공간에 각각 연통되는 입구와 출구가 상기 펌핑공간의 양쪽에 각각 형성되는 펌프하우징; 및
    상기 펌핑공간에 구비되어 상기 케이스의 내부공간에 수용된 냉각유체를 순환시키는 펌프부재;를 포함하고,
    상기 축수구멍은 상기 펌프하우징에 의해 복개되는 전기모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 펌프하우징은,
    상기 케이스에 결합되는 제1 펌프하우징; 및
    상기 제1 펌프하우징에 결합되며, 상기 제1 펌프하우징과의 사이에 상기 펌핑공간이 형성되는 제2 펌프하우징;을 포함하며,
    상기 제1 펌프하우징에는 상기 회전축의 일단이 삽입되는 축구멍이 형성되고,
    상기 축구멍의 내주면과 상기 회전축의 외주면 사이에는 펌프실링부재가 구비되는 전기모터.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스의 벽체 내부에는 냉각수가 수용되는 냉각수 수용홈이 형성되고,
    상기 케이스의 외부에는 방열부재가 구비되며,
    상기 냉각수 수용홈과 상기 방열부재는 연결부재에 의해 폐루프 형태로 연결되는 전기모터.
  15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스에는 그 케이스의 내부공간에 연통되는 케이스출구가 구비되고,
    상기 케이스에는 상기 케이스의 외부를 향해 개구되는 펌핑입구 및 상기 케이스의 내부공간을 향해 개구되는 펌핑출구가 구비되는 펌핑부가 구비되며,
    상기 케이스의 외부에는 중간열교환기가 구비되고,
    상기 중간열교환기는 상기 케이스출구 및 상기 펌핑입구와 연결부재에 의해 폐루프 형태로 연결되는 전기모터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 케이스의 외부에는 냉각수가 수용되는 방열부재가 구비되고,
    상기 방열부재와 상기 중간열교환기는 연결부재에 의해 폐루프 형태로 연결되며,
    상기 중간열교환기의 내부에는 상기 케이스의 내부공간과 연통되는 제1유로 및 상기 방열부재와 연통되는 제2유로가 구비되어 상기 제1유로를 통과하는 냉각유체와 상기 제2유로를 통과하는 냉각수가 서로 열교환되는 전기모터.
  17. 차량바디;
    상기 차량바디에 주행가능하게 구비되는 복수의 휠;
    상기 차량바디에 구비되는 배터리; 및
    상기 배터리에 연결되고, 상기 복수의 휠에 구동력을 제공하는 전기모터;를 포함하고,
    상기 전기모터는, 제1항의 전기모터로 이루어지는 전기차량.
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