KR20220020051A - 차량용 전기모터 가변 방열 케이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에 구비되는 전기모터에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 방열 케이스로서, 상기 케이스의 내부에 구비되며 상기 전기모터가 수용되는 공간을 제공하는 모터 본체; 상기 모터 본체의 내측에 형성되어 공기의 흐름을 유도하는 유동유로; 상기 유동유로의 도입부에 설치되어 상기 모터 본체 내로 유입되는 공기에 난류를 유도하는 난류 발생기; 상기 유동유로의 말단을 마감하면서 상기 모터 본체 외측의 일부분에 설치되어 상기 유동유로를 개폐하는 개폐부재; 및 상기 모터 본체의 일부분에 설치되며 상기 개폐부재에 연결되어 상기 개폐부재의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 전기모터 가변 방열 케이스{Variable Electric Motor Heat Dissipation Case}

본 발명은 전기모터의 방열 케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기모터에서 발생하는 열을 외부로 방출하여 냉각시키는 차량용 전기모터 가변 방열케이스에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 사용되는 전자제어유닛(Electronic Control Unit : ECU)은, 각종 센서 예를 들어, 산소센서, 공기흐름센서, 수온센서, 크랭크각 센서, 모터 포지션 센서, 대기압 센서 등으로부터의 신호를 전달받아 차량 각부의 구동을 전자적으로 제어하는 역할을 수행한다.

종래 차량용 전자제어유닛의 방열구조는, 발열체로부터 발생된 열을 히트싱크에서 바로 흡수하고, 히트싱크는 흡수한 열을 하우징의 외부로 방열시키게 된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래 차량용 전자제어유닛의 방열구조는, 하우징이 회로기판과 히트싱크 전체를 감싸고 있으므로, 히트싱크로부터 방열되는 열이 하우징에 의해 차단되어 하우징의 외부로 원활하게 방열되지 못하여 방열 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

즉, 히트싱크로부터 방열된 열이 하우징에 의해 차단되어 외부로 원활 하게 방열되지 못하고 하우징 내부에서 열 공기층을 형성하게 되므로 장시간 사용시 하우징 내부의 온도가 상승하게 되어 발열체의 파손을 가져오는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은, 특히 상당한 고열이 발생하는 전자제어 조향 시스템(Electronic Power Steering)용과 모터 제어용과 같이 구동 힘이 큰 전류흐름이 필요한 차량용 전자제어유닛의 경우에는 더욱 현저하게 발생된다.

한편, MDPS(Motor Driven Power Steering) 시스템은 엔진의 회전에 따른 오일의 흐름을 이용하여 조향휠을 회전시키는 기존의 유압식 방식과 달리, 모터의 회전을 이용하여 조향력을 보조하는 시스템이다.

MDPS 시스템은 운전자의 조향 의지에 따른 조작을 조향휠에 직결된 토크 센서를 통해 감지한다. 이 감지된 신호를 전자제어유닛이 수신하여 현재 차량의 속도 등을 고려하여 적당한 힘을 제공하도록 모터를 구동함으로써 조향력을 보조한다. 즉, MDPS 시스템은 주정차시나 저속 운전시에는 큰 힘을 보조하여 운전자의 힘을 덜고, 고속주행시에는 작은 힘을 보조하도록 하여 주행 안전성을 유지할 수 있도록 한다. 이 같은 MDPS 시스템은 기존의 유압식 파워 조향 시스템에 비해 조향력, 연비, 친환경 등의 측면에서 우수한 효과를 제공한다.

이러한 MDPS 시스템을 구현하기 위해, MDPS장치 및 이를 제어하는 제어기가 이용되고 있다. MDPS 제어기는 전자회로소자 및 제어칩으로 이루어지며, 신호의 처리, 수신 또는 송신과정에 있어 발열이 발생하게 되는데, 제어칩은 MDPS 제어기 발열의 주원인이다.

이러한 제어기의 발열은 내부 소자의 오작동 및 제어기의 수명 단축 등의 문제를 일으키게 된다. 제어기의 발열을 해결하는 방안은 다양하나, 발열에만 논점을 맞추다보면 제어기의 무게가 무거워지는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1511596호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 차량 내의 전기모터의 작동으로 인해 발생하는 발열을 방출하는 기능이 구비된 차량용 전기모터 가변 방열 케이스를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 차량에 구비되는 전기모터에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 방열 케이스로서, 상기 케이스의 내부에 구비되며 상기 전기모터가 수용되는 공간을 제공하는 모터 본체; 상기 모터 본체의 내측에 형성되어 공기의 흐름을 유도하는 유동유로; 상기 유동유로의 도입부에 설치되어 상기 모터 본체 내로 유입되는 공기에 난류를 유도하는 난류 발생기; 상기 유동유로의 말단을 마감하면서 상기 모터 본체 외측의 일부분에 설치되어 상기 유동유로를 개폐하는 개폐부재; 및 상기 모터 본체의 일부분에 설치되며 상기 개폐부재에 연결되어 상기 개폐부재의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유동유로는 상기 모터 본체 내에서 상기 전기모터를 사이에 두고 길이방향의 양측에 각각 나사산 모양으로 형성되어 공기의 유동 통로를 제공할 수 있다.

또한, 상기 모터 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 케이스 내의 온도를 모니터링하는 온도 감지센서;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는 상기 온도 감지센서에 감지된 온도를 감지하면서 상기 개폐부재의 개폐를 제어하여 상기 케이스 내의 온도를 설정된 온도로 유지할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 전기모터가 수용되는 케이스 본체의 내측에 형성되는 유동유로와 유동유로를 개폐하는 개폐부재 및 개폐부재의 작동을 제어하는 컨트롤러를 이용하여 개폐부재로 유동유로의 개구부의 개폐를 제어하여 케이스 본체 내의 온도를 설정된 온도룰 유지할 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기모터 가변 방열 케이스의 개면도이다.
도 2는 상기 개폐부재가 열린 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 상기 컨트롤러의 제어 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기모터 가변 방열 케이스의 개면도이고, 도 2는 상기 개폐부재가 열린 모습을 나타낸 도면이며, 도 3은 상기 컨트롤러의 제어 블록도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 차량에 구비되는 전기모터에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 방열 케이스로서, 본 발명은 모터 본체(100), 유동유로(200), 개폐부재(300), 난류 발생기(400) 및 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다.

모터 본체(100)는 케이스 내부에 구비되며 전기모터(30)가 수용되는 공간을 제공할 수 있다.

유동유로(200)는 모터 본체(100)의 내측에 형성되어 공기의 흐름을 유도할 수 있다.

유동유로(200)는 모터 본체(100) 내에서 전기모터(30)를 사이에 두고 길이방향의 양측에 각각 나사산 모양으로 형성되어 공기의 유동 통로를 제공할 수 있다.

난류 발생기(400)는 유동유로(200)의 도입부에 설치되어 모터 본체(100) 내로 유입되는 공기에 난류를 유도할 수 있다.

구체적으로, 난류 발생기(400)는 설정된 모양을 제작되어 유입 공기의 난류를 유도할 수 있는데, 예를들어 자동차의 스포일러 형상이나 삼각 핀 형상으로 돌출 설치되어 유입되는 공기의 흐름을 설정딘 방향으로 유도하거나 쪼개서 외류나 난류를 발생시킬 수 있다.

유체역학에서 난류는 유체(fluid)의 유동(flow) 중에 무질서하고 비정상적인 변화로 특징 지어진다. 난류 유동에서는 압력 및 속도가 시간과 공간에 따라 급작스럽게 변화하며, 유체가 평행 층으로 흐를 때 발생하는 층류(laminar flow)와 대조적이다.

개폐부재(300)는 유동유로(200)의 말단(즉, 유동유로(200)의 개구부)을 마감하면서 모터 본체(100) 외측의 일부분에 설치되어 유동유로(200)를 개폐할 수 있다. 구체적으로, 개폐부재(300)은 일 종의 플랩으로서, 모터 본체(100) 외부의 일부분에 힌지결합되며 토션스프링(미도시)에 의해 일단이 구속되어 유동유로(200)의 개구부를 폐쇄하고, 토션스프링의 맞은편에는 유압잭(미도시)이 설치되며 컨트롤러(500)에 제어에 의해 방열 케이스(10)의 내부가 설정된 온도가 되면 토션스링의 압력을 극복하면서 오픈시킬 수 있다.

구체적으로, 유압잭은 유압을 제공하여 길이를 늘이거나 유압을 배출하여 길이를 줄이면서 개폐부재(300)를 밀면서 열 수 있다.

구체적으로, 유압잭의 예로는 공기압실린더(pneumatic cylinder), 유압실린더(hydraulic cylinder)방식이 주로 사용되는데, 구체적으로 공기압실린더란 압축공기실린더라고도 불리우며, 압축공기가 갖는 에너지를 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하는 장치이다.

보다 구체적으로, 유압잭은 홀더 지지부재의 분리된 사이에 구비되어 홀더 지지부재를 승강시킬 수 있다. 즉, 유압잭은 홀더 지지부재의 상하로 분리된 레그부의 사이에 삽입되어 레그부를 연결하면서 레그부의 길이를 조절할 수 있다. 유압잭 구동기는 유압잭에 연결되어 유압잭의 구동을 위해 유압잭에 유압을 제공할 수 있다.

컨트롤러(500)는 모터 본체(100)의 일부분에 설치되며 개폐부재(300)에 연결되어 개폐부재(300)의 작동을 제어할 수 있다.

컨트롤러(500)는 온도 감지센서(510)에 감지된 온도를 감지하면서 개폐부재(300)의 개폐를 제어하여 케이스(10) 내의 온도를 설정된 온도로 유지할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(500)는 개폐부재(300)로 유동유로(200)의 개폐를 제어하여 케이스(10) 내의 온도를 적정 온도로 유지시킬 수 있는데, 즉, 컨트롤러(500)는 전기모터(30)에서 발생되는 열이 일정온도 이상 올라가면 온도 감지센서(510)로 이를 감지하여 개폐부재(300)인 플랩을 오픈해서 전기모터(30)에서 발생하는 열을 유동유로(200)를 통해서 외부로 방출하여 냉각시키고, 일정 온도 이하시 플랩을 닫아서 열효율을 상승시킬 수 있는데, 그 적정 가능한 온도는 -10 °C ~ 40 °C 를 유지하는 것이다.

컨트롤러(500)는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기 등과 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동되어 외부에서도 작동을 제어하거나 제어 상황을 실시간으로 알아볼 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기모터 가변 방열 케이스는, 온도 감지센서(510)를 더 포함할 수 있다.

온도 감지센서(510)는 모터 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(500)에 연결되어 케이스(10) 내의 온도를 모니터링할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 전기모터(30)가 수용되는 모터 본체(100)의 내측에 형성되는 유동유로(200)와 유동유로(200)의 개구부를 개폐하는 개폐부재(300) 및 개폐부재(300)의 작동을 제어하는 컨트롤러(500)를 이용하여 개폐부재(300)로 유동유로(200) 개구부의 개폐를 제어하여 케이스(10) 내의 온도를 설정된 온도룰 유지할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 케이스
30 : 전기모터
100 : 케이스 본체
200 : 유동유로
300 : 개폐부재
400 : 난류 발생기
500 : 컨트롤러
510 : 온도 감지센서

Claims (4)

1. 차량에 구비되는 전기모터에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 방열 케이스로서,
   상기 케이스의 내부에 구비되며 상기 전기모터가 수용되는 공간을 제공하는 모터 본체;
   상기 모터 본체의 내측에 형성되어 공기의 흐름을 유도하는 유동유로;
   상기 유동유로의 도입부에 설치되어 상기 모터 본체 내로 유입되는 공기에 난류를 유도하는 난류 발생기;
   상기 유동유로의 말단을 마감하면서 상기 모터 본체 외측의 일부분에 설치되어 상기 유동유로를 개폐하는 개폐부재; 및
   상기 모터 본체의 일부분에 설치되며 상기 개폐부재에 연결되어 상기 개폐부재의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기모터 가변 방열 케이스.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유동유로는 상기 모터 본체 내에서 상기 전기모터를 사이에 두고 길이방향의 양측에 각각 나사산 모양으로 형성되어 공기의 유동 통로를 제공하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기모터 가변 케이스.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 케이스 내의 온도를 모니터링하는 온도 감지센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기모터 가변 케이스.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 컨트롤러는 상기 온도 감지센서에 감지된 온도를 감지하면서 상기 개폐부재의 개폐를 제어하여 상기 케이스 내의 온도를 설정된 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기모터 가변 케이스.

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