KR20210157560A - 구동모터용 고정자 - Google Patents

구동모터용 고정자 Download PDF

Info

Publication number
KR20210157560A
KR20210157560A KR1020200075498A KR20200075498A KR20210157560A KR 20210157560 A KR20210157560 A KR 20210157560A KR 1020200075498 A KR1020200075498 A KR 1020200075498A KR 20200075498 A KR20200075498 A KR 20200075498A KR 20210157560 A KR20210157560 A KR 20210157560A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
casing
stator
bobbin
coil
protrusion
Prior art date
Application number
KR1020200075498A
Other languages
English (en)
Inventor
유재민
조형준
하재원
나덕환
정명규
장용성
서영진
한동연
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200075498A priority Critical patent/KR20210157560A/ko
Priority to US17/114,817 priority patent/US11605999B2/en
Priority to CN202011471777.8A priority patent/CN113904470A/zh
Publication of KR20210157560A publication Critical patent/KR20210157560A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/145Stator cores with salient poles having an annular coil, e.g. of the claw-pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/187Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0056Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/0081Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings
    • H02K15/0093Manufacturing or repairing cooling fluid boxes, i.e. terminals of fluid cooled windings ensuring both electrical and fluid connection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/525Annular coils, e.g. for cores of the claw-pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B60K2001/006Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/12Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

본 발명은 모터의 고정자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 영구자석 동기모터 고정자의 냉각구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 구동모터용 고정자(1)는, 복수의 장착부(12)를 포함하는 분할 고정자 코어(2); 복수의 장착부(12) 중 각 장착부(12)에 장착되고 코일(40)이 와인딩되는 보빈(4); 코일(40)을 밀폐하도록 분할 고정자 코어(2)에 대하여 보빈(4)의 양 측에 각각 결합되는 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(26); 및 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(26) 내부와 유체연통하도록 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(26) 중 어느 하나에 형성되고, 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(2)의 내부 및 외부로 냉각오일이 유동하는 통로(8); 및 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(26) 중 다른 하나에 일체로 형성되고 코일(40)의 결선을 위하여 마련되는 단자부(60);를 포함한다.

Description

구동모터용 고정자{STATOR FOR DRIVING MOTOR}
본 발명은 모터의 고정자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 영구자석 동기모터 고정자의 냉각구조에 관한 것이다.
근래에 연료를 사용하여 동력을 얻는 엔진과 전기로 구동시키는 전기모터 시스템을 효율적으로 조합하여 차량을 구동하며, 엔진의 동력과 전기 모터의 동력을 함께 사용하여 연비를 향상시킬 수 있는 친환경 차량인 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)에 대한 관심이 높아지고 있다.
하이브리드 차량의 유형은 크게 소프트 타입, 하드 타입, 플러그-인 타입으로 나뉠 수 있는데 어떠한 유형이든 하이브리드 차량에는 고전압 배터리의 전원으로 차량을 구동하는 전기모터가 장착된다.
도 1에는 일반적인 하이브리드 차량용 구동모터(300)가 도시되어 있다. 하이브리드 차량용 구동모터는 주로 영구자석 동기모터(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)가 사용되고 있으며, 영구자석(320)이 둘레를 따라 장착되는 회전자 코어(310)를 포함하는 회전자; 및 고정자 코어(330)에 코일(340)이 와인딩된 고정자;로 구성된다.
전기모터는 영구자석, 코어, 코일 등 출력을 위한 부품들을 포함하는데 이러한 부품들은 작동 시 전기저항 등에 의해서 전기모터에 열을 발생시킨다. 이로 인해 일정 온도 이상의 고온 조건에서는 부품 성능이 비가역 열화되는 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 열화는 부품의 손상 및 모터 성능의 저하를 가져온다. 따라서, 모터의 성능 유지를 위해 하이브리드 차량의 구동모터에는 냉각구조가 포함되고 있다.
모터의 냉각 방식으로는 모터 하우징에 방열핀을 형성하여 외부 냉각풍에 의해 냉각을 시도하는 공랭식, 모터 하우징 내부 또는 고정자 외측에 냉각채널을 형성하여 냉각수에 의해 냉각을 시도하는 수냉식이 있다. 또한, 변속기 오일(Auto Transmission Fluid, ATF) 등을 냉각유로 하여 회전자 슬리브와 보빈으로 비산시키는 오일 비산 방식 등이 있다.
또한, 모터의 냉각 방식은 직접 냉각과 간접 냉각으로 나뉠 수 있다. 직접 냉각으로는 오일 비산 방식을 그 예로 들 수 있고, 간접 냉각으로는 서포트링(350) 내 냉각채널을 유동하는 냉각수를 통해 냉각하는 수냉식, 서포트링(350) 및 모터 하우징 간의 채널을 통해 유동하는 냉각수 또는 오일을 이용하는 수냉식 또는 유냉식을 예로 들 수 있다.
도 2를 참조하여, 전술한 냉각방식 중 , 간접냉각의 경우에는 열전달 경로가 길어져서 냉각의 효율이 매우 낮은 경향이 있고, 비산 냉각의 경우에는 냉각이 되는 부분이 한정적이어서 특정 부위의 경우 발열에 취약하다.
한편, 기존 냉각구조의 경우, 핵심 발열부인 코일은 간접냉각이나 소량 비산 냉각방식으로 냉각되고 있으며 코일의 결선부는 별도의 냉각이 이루어지지 않고 있다. 간접냉각의 경우에는 열전달 경로가 코일(발열원) → 보빈 → 고정자 코어 → 서포트링 → 냉각채널로 구성되어 냉각 효율이 낮고, 비산 냉각에서는 운전 조건, 차량의 기울기 등 사소한 인자로 인해 냉각의 항상성이 유지되지 않는 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2020-0040118호 (공개일자: 2020.04.17)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
차량용 구동모터의 냉각효율을 증대시킬 수 있는 냉각구조를 포함하는 구동모터용 고정자를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 기존 구동모터에서 별도의 냉각없이 마련되었던 코일의 결선부를 냉각할 수 있는 구조를 갖춘 구동모터용 고정자를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명에 따른 구동모터용 고정자는, 복수의 장착부를 포함하는 분할 고정자 코어; 상기 복수의 장착부 중 각 장착부에 장착되고 코일이 와인딩되는 보빈; 상기 코일을 밀폐하도록 상기 보빈에 결합되는 케이싱; 및 상기 케이싱 내부와 유체연통하도록 상기 케이싱에 형성되고, 상기 케이싱 내부 및 외부로 냉각오일이 유동하는 통로;를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 통로는, 냉각오일이 상기 케이싱 내로 유입되는 유입구; 및 냉각오일이 상기 케이싱 외부로 배출되는 유출구;를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 보빈은, 상기 분할 고정자 코어의 양 측에서 외측으로 돌출하고 상기 케이싱이 결합되는 돌출부를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 돌출부는, 상기 분할 고정자 코어의 반경방향 최외측에 근접한 위치에서 돌출하는 상부돌출부; 및 상기 상부돌출부보다 상기 분할 고정자 코어의 반경방향 내측에서 돌출하고, 상기 상부돌출부보다 돌출길이가 작게 형성되는 하부돌출부;를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 케이싱의 일 측은 상부돌출부의 상면과 밀착하게 상기 보빈에 결합되고, 상기 케이싱의 타 측은 하부돌출부의 측면과 맞닿도록 상기 보빈에 결합된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 상부돌출부의 상면에는 표면으로부터 함몰 형성되는 가이드그루브가 형성되고, 상기 상부돌출부와 밀착하는 케이싱의 내측면에는 상기 가이드그루브와 맞물리도록 표면으로부터 돌출하는 가이드돌기가 형성된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 상부돌출부와 보빈 사이 및 상기 하부돌출부 및 보빈 사이는 에폭시 접착된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 케이싱은, 상기 보빈의 양 측에서 각각 결합되는 제1 케이싱 및 제2 케이싱;을 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱은 상기 보빈의 내측으로 유체연통가능하게 구성된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 중 어느 하나에는 상기 통로가 형성되고, 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 중 다른 하나에는 코일의 결선을 위한 단자부가 형성된다.
본 발명에 따른 구동모터용 고정자는, 복수의 장착부를 포함하는 분할 고정자 코어; 상기 복수의 장착부 중 각 장착부에 장착되고 코일이 와인딩되는 보빈; 상기 코일을 밀폐하도록 상기 분할 고정자 코어에 대하여 보빈의 양 측에 각각 결합되는 제1 케이싱 및 제2 케이싱; 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 내부와 유체연통하도록 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 중 어느 하나에 형성되고, 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱의 내부 및 외부로 냉각오일이 유동하는 통로; 및 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 중 다른 하나에 형성되고, 코일의 결선을 위하여 마련되는 단자부;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 차량용 구동모터의 냉각효율을 증대시킬 수 있는 냉각구조를 포함하는 구동모터용 고정자가 제공된다.
본 발명에 따르면, 기존 구동모터에서 별도의 냉각없이 마련되었던 코일의 결선부를 냉각할 수 있는 구조를 갖춘 구동모터용 고정자가 제안된다.
또한, 본 발명에 따르면, 구동모터에서 핵심 발열부인 코일을 직접 유냉식으로 냉각하면서 코일의 결선부에 간접냉각 효과를 제공하는 구동모터용 고정자가 제시된다.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 영구자석 동기모터를 도시하고,
도 2는 고정자의 둘레 일부의 단면도를 도시하고,
도 3 은 본 발명에 따른 구동모터용 고정자를 도시하고,
도 4는 도 3에서 S1으로 표시되는 부분의 단면도를 도시하고,
도 5는 본 발명에 따른 고정자를 위한 통로가 형성되는 부분의 단면도를 도시하고,
도 6은 도 4 및 5에 S2로 표시되는 부분의 분해 단면도를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 구동모터용 고정자의 냉각 동작을 설명하기 위한 도면이다.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구동모터용 고정자(1)는 분할 고정자 코어(2), 보빈(4), 케이싱(6) 및 통로(8)를 포함한다. 본 발명에 따른 고정자(1)는 집중권, 분포권, 헤어핀 권선 모터 등 권선 방식에 제한없이 어느 방식의 모터에도 적용될 수 있다.
분할 고정자 코어(2)는 분할된 코어를 갖는 고정자 코어로서, 둘레방향을 따라 장착부(12)를 포함한다. 즉, 각 분할 코어는 장착부(12)를 포함한다.
분할 고정자 코어(2)의 각 장착부(12)에는 보빈(4)이 장착되고, 각 보빈(4)에는 코일(40)이 와인딩된다. 보빈(4)에 권취되는 코일(40)과 분할 고정자 코어(2)를 절연하기 위하여 보빈(4)은 절연재로서 기능할 수 있다.
보빈(4)은 분할 고정자 코어(2)를 중심으로 분할 고정자 코어(2)의 양 측으로 돌출하는 돌출부(14)를 포함한다. 본 발명의 구현예에 따르면, 돌출부(14)는 분할 고정자 코어(2)의 축방향(A)과 대략 평행한 방향으로 연장하며, 분할 고정자 코어(2)의 외측을 향해 돌출한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 돌출부(14)는 상부돌출부(114) 및 하부돌출부(214)를 포함한다. 상부돌출부(114)는 분할 고정자 코어(2)의 바깥둘레와 근접한 위치에 형성되고, 하부돌출부(214)는 상부돌출부(114)보다 반경방향(R) 내측으로 분할 고정자 코어(2)의 중심부에 가까운 위치에서 돌출된다. 다시 말하면, 하부돌출부(214)는 분할 고정자 코어(2)의 내측에 배치되는 회전자(미도시) 더 가깝게 형성된다. 본 발명의 구현예에 따르면, 하부돌출부(214)는 상부돌출부(225)보다 돌출 길이가 짧게 형성된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상부돌출부(114)의 상면에는 표면으로부터 함몰 형성되는 가이드그루브(1114)가 형성된다. 가이드그루브(1114)는 상면돌출부(114)의 표면에 연속적으로 형성될 수도 있고, 단속적으로 형성될 수도 있다. 즉, 분할 고정자 코어(2)의 둘레방향을 따라 표면에 연속적으로 형성될 수도 있고, 분할 고정자 코어(2)의 둘레방향을 따라 표면 일부에 형성될 수도 있다.
케이싱(6)은 코일(40)을 밀폐하도록 보빈(4)에 결합된다. 케이싱(6)은 분할 고정자 코어(2)를 중심으로 양 측으로 돌출하는 코일(40)을 양 측에서 덮도록 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(26)을 포함할 수 있다. 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(26)이 별개로 형성되더라도 후술할 바와 같이 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(26)은 유체연통하게 형성될 수 있다.
설명 및 이해의 편의를 위하여, 도 3에서 분할 고정자 코어(2)의 축방향(A) 내측(즉, 페이지에서 페이지 바깥방향으로 나오는 방향)에서 결합되는 케이싱을 제1 케이싱(16)으로 지칭하고, 축방향(A) 내측의 반대측인 축방향(A) 외측(즉, 페이지 내측으로 들어가는 방향)에서 결합되는 케이싱을 제2 케이싱(26)으로 지칭하기로 한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 케이싱(6)의 내측면에는 표면으로부터 돌출하는 가이드돌기(36)가 형성된다. 가이드돌기(36)는 보빈(4)에 형성되는 가이드그루브(1114)와 맞물리도록 구성되므로 가이드돌기(36)의 형상은 가이드그루브(1114)의 형상에 대응되게 형성된다. 전술한 바와 같이, 가이드그루브(1114)가 연속적으로 형성되는 경우에는 가이드돌기(36)도 케이싱(6)의 내측면에 연속적으로 형성되고, 가이드그루브(1114)가 단속적으로 형성되는 경우에는 가이드돌기(36)도 케이싱(6)의 내측면에 단속적으로 또는 부분적으로 형성된다.
케이싱(6)에는 케이싱(6) 내부와 외부를 유체연통시키기 위한 통로(8)가 마련된다. 통로(8)를 통해 케이싱(6) 내부 및 외부로 냉각오일이 유동한다. 통로(8)는 유입구(18) 및 유출구(28)를 포함한다. 유입구(18)를 통해 냉각오일이 케이싱(6) 내로 유입되고, 유출구(28)를 통해 냉각오일이 케이싱(6) 외부로 배출된다.
또한, 케이싱(6)에는 단자부(60)가 일체로 형성된다. 단자부(60)는 분할된 코어에서 인출되는 코일(40)을 Y-결선(Y-connection) 또는
Figure pat00001
-결선(delta-connection)하도록 케이싱(6)에 일체로 마련된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 제1 케이싱(16)에는 단자부(60)가 형성되고, 제2 케이싱(26)에는 통로(8)가 형성된다. 또는 반대로 제1 케이싱(16)에 통로(8)가 형성되고, 제2 케이싱(26)에는 코일(40)의 결선을 위한 단자부(60)가 형성된다. 즉, 제1 케이싱(16) 및 제2 케이싱(26) 중 어느 한 측에 단자부(60)가 형성되는 경우, 통로(8)는 다른 측 케이싱에 형성된다.
도 6을 참조하여 본 발명에 따른 구동모터용 고정자 냉각구조의 작동을 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 고정자(1)는 분할된 코어를 갖고, 코일(40)과 분할 고정자 코어(2)를 절연하기 위한 절연 보빈(4) 등의 절연물이 사이에 있는 분할 고정자 코어(2)에서 분할 고정자 코어(2)의 외부로 돌출하는 코일(40)을 밀봉가능한 케이싱(6)을 포함한다. 밀폐된 케이싱(6) 내부로 냉각오일을 유동하도록 구성하여 코일(40) 및 단자부(60)를 직접 냉각할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 케이싱(6)은 에폭시 계열 등의 접착제의 도포를 통해 보빈(4)에 결합된다. 또는 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 전술한 바와 같이, 가이드돌기(36)와 가이드그루브(1114)의 결합을 통해 결합이 가이드되면서 케이싱(6)과 보빈(4)을 결합할 수 있다. 또는 이들을 복합적으로 사용하여 케이싱(6)을 결합시킬 수 있다.
유입구(18)를 통해 냉각오일을 케이싱(6) 내로 주입하면 냉각오일은 제1 유동라인(F1) 및 제2 유동라인(F2)를 따라, 각각, 제1 케이싱(16) 내부 및 제2 케이싱(26) 내부를 유동한다. 유입구(18)를 통해 제2 케이싱(26)으로 유입된 냉각오일은 제2 케이싱(26) 내에서 코일(40)과 보빈(4) 사이의 틈(보다 구체적으로는, 권취된 코일(40) 사이, 상부돌출부(114)와 보빈(4) 사이의 틈 또는 하부돌출부(214)와 보빈(4) 사이의 틈)을 통하여 제1 케이싱(16) 내로 유동할 수 있다. 즉, 제1 케이싱(16)과 제2 케이싱(26)은 유체연통하도록 구성된다. 케이싱(6) 내 냉각오일 과분은 유출구(28)를 통해 배출될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 직접 냉각 방식을 통해 코일(40)을 냉각할 수 있다.
또한, 양 측 케이싱(16, 26)을 유동하도록 구성되는 냉각오일은 제1 케이싱(16)에 일체로 형성되는 단자부(60)를 간접적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.
하이브리드 차량에서 사용되는 구동모터는 차량 구동의 핵심으로서, 차량의 속도, 요구 토크, 출력 및 전압 등 다양한 조건에서 최적의 출력과 토크를 발휘해야 한다. 이를 위하여 구동모터에 높은 전압을 인가하여 전류를 흐르게 함으로써 발생하는 자기장의 힘으로 차량이 작동이 되는데 이 때 많은 열이 발생하게 되며, 밀폐된 구조이기에 원활한 냉각이 되지 않으면 출력 저하를 넘어서서 모터의 소손까지도 발생할 수 있다.
본 발명은 발열원인 코일(40)의 직접 냉각뿐만 아니라 코일(40)의 결선부에 대한 간접 냉각이 가능하도록 전술한 바와 같이 고정자를 구성함으로써 구동모터의 냉각 효과를 극대화할 수 있다.
이로 인하여, 본 발명에 따르면, EV 모드 주행거리의 증대, 고 토크 지속시간의 확대 등 차량의 동력 성능을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전체적인 크기 축소와 하위 부품의 내열도를 완화할 수 있어 재료비를 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
A: 축방향 R: 반경방향
F1: 제1 유동라인 F2: 제2 유동라인
1: 구동모터용 고정자 2: 분할 고정자 코어
4: 보빈 6: 케이싱
8: 통로 12: 장착부
14: 돌출부 16: 제1 케이싱
18: 유입구 26: 제2 케이싱
28: 유출구 36: 가이드돌기
40: 코일 60: 단자부
114: 상부돌출부 214: 하부돌출부
1114: 가이드그루브

Claims (11)

  1. 복수의 장착부를 포함하는 분할 고정자 코어;
    상기 복수의 장착부 중 각 장착부에 장착되고 코일이 와인딩되는 보빈;
    상기 코일을 밀폐하도록 상기 보빈에 결합되는 케이싱; 및
    상기 케이싱 내부와 유체연통하도록 상기 케이싱에 형성되고, 상기 케이싱 내부 및 외부로 냉각오일이 유동하는 통로;
    를 포함하는 것인 구동모터용 고정자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 통로는,
    냉각오일이 상기 케이싱 내로 유입되는 유입구; 및
    냉각오일이 상기 케이싱 외부로 배출되는 유출구;
    를 포함하는 것인 구동모터용 고정자.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 보빈은,
    상기 분할 고정자 코어의 양 측에서 외측으로 돌출하고 상기 케이싱이 결합되는 돌출부를 포함하는 것인 구동모터용 고정자.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 돌출부는,
    상기 분할 고정자 코어의 반경방향 최외측에 근접한 위치에서 돌출하는 상부돌출부; 및
    상기 상부돌출부보다 상기 분할 고정자 코어의 반경방향 내측에서 돌출하고, 상기 상부돌출부보다 돌출길이가 작게 형성되는 하부돌출부;
    를 포함하는 것인 구동모터용 고정자.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 케이싱의 일 측은 상부돌출부의 상면과 밀착하게 상기 보빈에 결합되고, 상기 케이싱의 타 측은 하부돌출부의 측면과 맞닿도록 상기 보빈에 결합되는 것인 구동모터용 고정자.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 상부돌출부의 상면에는 표면으로부터 함몰 형성되는 가이드그루브가 형성되고,
    상기 상부돌출부와 밀착하는 케이싱의 내측면에는 상기 가이드그루브와 맞물리도록 표면으로부터 돌출하는 가이드돌기가 형성되는 것인 구동모터용 고정자.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 상부돌출부와 보빈 사이 및 상기 하부돌출부 및 보빈 사이는 에폭시 접착되는 것인 구동모터용 고정자.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 케이싱은,
    상기 보빈의 양 측에서 각각 결합되는 제1 케이싱 및 제2 케이싱;
    을 포함하는 것인 구동모터용 고정자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱은 상기 보빈의 내측으로 유체연통가능하게 구성되는 것인 구동모터용 고정자.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 중 어느 하나에는 상기 통로가 형성되고,
    상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 중 다른 하나에는 코일의 결선을 위한 단자부가 형성되는 것인 구동모터용 고정자.
  11. 복수의 장착부를 포함하는 분할 고정자 코어;
    상기 복수의 장착부 중 각 장착부에 장착되고 코일이 와인딩되는 보빈;
    상기 코일을 밀폐하도록 상기 분할 고정자 코어에 대하여 보빈의 양 측에 각각 결합되는 제1 케이싱 및 제2 케이싱;
    상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 내부와 유체연통하도록 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 중 어느 하나에 형성되고, 상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱의 내부 및 외부로 냉각오일이 유동하는 통로; 및
    상기 제1 케이싱 및 제2 케이싱 중 다른 하나에 일체로 형성되고, 코일의 결선을 위하여 마련되는 단자부;
    를 포함하는 것인 구동모터용 고정자.
KR1020200075498A 2020-06-22 2020-06-22 구동모터용 고정자 KR20210157560A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200075498A KR20210157560A (ko) 2020-06-22 2020-06-22 구동모터용 고정자
US17/114,817 US11605999B2 (en) 2020-06-22 2020-12-08 Stator for drive motor
CN202011471777.8A CN113904470A (zh) 2020-06-22 2020-12-14 用于驱动电机的定子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200075498A KR20210157560A (ko) 2020-06-22 2020-06-22 구동모터용 고정자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210157560A true KR20210157560A (ko) 2021-12-29

Family

ID=79022448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200075498A KR20210157560A (ko) 2020-06-22 2020-06-22 구동모터용 고정자

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11605999B2 (ko)
KR (1) KR20210157560A (ko)
CN (1) CN113904470A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200040118A (ko) 2018-10-08 2020-04-17 현대자동차주식회사 모터 냉각구조

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101080768B1 (ko) * 2009-12-03 2011-11-07 기아자동차주식회사 하이브리드 차량용 구동모터의 집중권 코일 결합 구조물
KR101634114B1 (ko) * 2014-06-10 2016-06-28 주식회사 현대케피코 모터용 스테이터
KR102474505B1 (ko) * 2016-12-15 2022-12-05 현대자동차주식회사 직접 냉각 방식의 차량용 구동 모터
KR102452689B1 (ko) * 2017-09-26 2022-10-11 현대자동차주식회사 오일 코일순환방식 모터 및 친환경차량

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200040118A (ko) 2018-10-08 2020-04-17 현대자동차주식회사 모터 냉각구조

Also Published As

Publication number Publication date
US20210399605A1 (en) 2021-12-23
US11605999B2 (en) 2023-03-14
CN113904470A (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101855763B1 (ko) 계자권선형 구동모터
WO2021232835A1 (zh) 一种电机转子、电机及汽车
US8242646B2 (en) Rotating electric machine and drive device
KR101683494B1 (ko) 계자권선형 구동모터의 회전자
KR101664047B1 (ko) 계자권선형 구동모터의 회전자
JP4389918B2 (ja) 回転電機及び交流発電機
KR102474505B1 (ko) 직접 냉각 방식의 차량용 구동 모터
KR100367031B1 (ko) 차량용 교류발전기
KR101558349B1 (ko) 구동모터의 회전자
CN110707843A (zh) 电机冷却结构及电动汽车用永磁同步电机
US7095154B2 (en) Generator motor for vehicles
US10291105B2 (en) Cooling structure of drive motor
EP3493372B1 (en) Integrated starter generator and hybrid power system
CN105553183A (zh) 驱动电动机的冷却单元
CN110176819A (zh) 具有内部翅片结构的电机冷却通道
KR101518913B1 (ko) 구동모터의 회전자 고정유닛
KR20210157560A (ko) 구동모터용 고정자
CN208707412U (zh) 电机和车辆
KR101755492B1 (ko) 하이브리드 차량용 구동모터의 고정자 조립유닛
CN107453504B (zh) 一种具有复合散热结构的永磁同步电机笼型转子
KR102474377B1 (ko) 계자권선형 구동모터의 회전자
CN221009901U (zh) 电机和车辆动力系统
KR20150068224A (ko) 구동모터의 냉각유닛
KR20220005734A (ko) 구동모터의 회전자
CN113224871B (zh) 磁路组件、磁通电机及电动汽车