KR20230048735A

KR20230048735A - 내부공기 순환형 인휠 모터

Info

Publication number: KR20230048735A
Application number: KR1020210131520A
Authority: KR
Inventors: 최지훈; 이광현; 최강호
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2023-04-12

Abstract

본 발명의 내부공기 순환형 인휠 모터(1)는 전방 커버(43)와 후방 커버(45)로 밀폐된 모터 내부 공간(40-1)의 내부 공기를 샤프트(30) 쪽에서 유입한 후 전방 커버(43)를 통해 온도가 낮춰진 상태로 모터 내부 공간(40-1)으로 다시 배출하는 모터 내부 순환 방열부(10)가 포함됨으로써 모터 내부 공간(40-1)의 압력차에 의한 공기 순환을 이용하여 블레이드 적용 없이 주행풍과 냉각풍의 방열구조 대비 높은 방열 효과를 구현하고, 특히 내부 공기 순환을 위한 압력차를 모터 구동에 의한 속도 차와 온도 차로 발생시킴으로써 냉각 효율 상승을 위한 별도 부품 적용이 요구되지 않는 특징을 갖는다.

Description

내부공기 순환형 인휠 모터{Internal Air Circulation type In-wheel Motor}

본 발명은 인휠 모터에 관한 것으로, 특히 모터 내부 공간의 압력차로 외부 공기 유입 없이 내부 공기를 냉각 후 순환시키는 내부공기 순환형 인휠 모터에 관한 것이다.

일반적으로 인휠 모터는 차량 바퀴의 휠 내부에 설치되어 공간 활용성과 효율성을 높임으로써 친환경 차량, 전기자동차, 전동 이륜차의 후륜에 장착된다.

구체적으로 상기 인휠 모터는 모터 및 림 일체형 구조이면서 모터 커버와 로터 사이 씰링으로 내부 밀폐 구조로 이루어지고, 주행풍 방열 구조 또는 냉각풍 방열 구조를 적용하여 구동 시 스테이터 코어의 권선에서 발생하는 열로 모터 내부에 뜨거워진 공기를 냉각시켜 준다.

일례로 상기 주행풍 방열 구조는 별도의 부품, 구조 없이 주행풍을 통해 모터의 발열을 외부 커버, 휠 하우징 등으로 냉각을 구현한다. 반면 상기 냉각풍 방열 구조는 회전 토크를 발생하는 샤프트와 함께 회전하는 블레이드가 모터 하우징 공간의 내부공기를 강제로 배출하여 냉각을 구현한다.

그러므로 상기 인휠 모터는 자연 공랭식 또는 블레이드 공랭식 방열 구조로 구동 시 스테이터 코어의 권선에서 발생하는 열로 모터 내부에 뜨거워진 공기를 냉각시켜 준다.

특히 상기 냉각풍 방열구조는 샤프트 및 내부 부품인 스테이터 코어/허브의 고정 상태로 내부 공기 유동이 크지 않아 뜨거운 내부 공기가 외부로 배출 및 순환되지 못하는 구조에서 주행풍 방열 구조 대비 높은 냉각 효율을 제공하는 장점이 있다.

일본특개 JP 2010-502494 A

하지만, 상기 주행풍 방열 구조 및 상기 냉각풍 방열구조는 인휠 모터의 방열 효율 측면에서 하기와 같은 단점을 갖는 방식이다.

일례로 상기 주행풍 방열 구조는 모터 내부의 뜨거워진 공기가 외부로 배출 및 순환되지 못하는 씰링 내부 밀폐이면서 샤프트 및 내스테이터 코어/허브의 고정 상태로 내부 공기 유동이 크게 형성될 수 없고, 이는 주행풍만에 의한 냉각 성능 향상 한계로 나타날 수밖에 없다.

또한, 상기 냉각풍 방열구조는 주행풍만으로 한계가 있는 냉각 성능을 향상할 수 있으나 별도의 블레이드 부품과 블레이드 컨트롤러가 포함됨으로써 부품 가격 상승을 가져오고, 씰링에 의한 내부 밀폐구조로 인해 블레이드 회전만으로는 냉각 효율을 높이는데 한계가 있다.

나아가 상기 인휠 모터는 커버를 포함한 샤프트의 외측이 회전함으로써 외부로부터 오염방지를 위한 기밀성 유지가 요구되어 커버를 관통하는 공기 순환구조를 적용하기 어렵다는 구조적 단점도 갖고 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 모터 내부 공간의 압력차에 의한 공기 순환으로 모터 내부 공간에서 공기의 순환 및 배출이 가능함으로써 블레이드 적용 없이 주행풍과 냉각풍의 방열구조 대비 높은 방열 효과를 구현하고, 특히 내부 공기 순환을 위한 압력차를 모터 구동에 의한 속도 차와 온도 차로 발생시킴으로써 냉각 효율 상승을 위한 별도 부품 적용이 요구되지 않는 내부공기 순환형 인휠 모터의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인휠 모터는 전방 커버와 후방 커버로 밀폐된 모터 내부 공간의 내부 공기를 샤프트의 전방 유입 경로로 유입한 후 상기 전방 커버의 전방 순환 경로를 통해 상기 모터 내부 공간으로 배출하고, 상기 유입과 상기 배출의 작용으로 상기 모터 내부 공간에서 상기 내부 공기를 내부 순환시켜 주는 모터 내부 순환 방열부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 내부 순환은 모터의 회전으로 발생되는 상기 내부 공기의 속도 차와 온도 차에 의한 압력 차로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 전방 유입 경로는 상기 샤프트에 파여진 홈 구조로 이루어지고, 상기 홈 구조는 상기 모터 내부 공간에서 상기 전방 순환 경로로 이어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 홈 구조는 “V" 홈 단면 구조이면서 타원 형상으로 이루어지며, 상기 샤프트의 외경에 복수개로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 전방 순환 경로는 상기 전방 커버 중 외부에 노출된 아우터 커버와 상기 모터 내부 공간에 노출된 이너 커버의 접촉면에 파여진 홈 구조로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 전방 순환 경로는 상기 전방 유입 경로를 나온 상기 내부 공기가 유입되는 커버 경로, 상기 내부 공기를 이동시키면서 상기 전방 커버의 방열 작용으로 온도를 낮춰주는 방열 경로, 및 상기 내부 공기를 상기 모터 내부 공간으로 배출하는 출구 홀로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 커버 경로와 상기 출구 홀은 상기 아우터 커버와 상기 이너 커버의 축 중심에 대해 상대적인 거리 차를 형성하고, 상기 방열 경로는 상기 거리 차를 연결해 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 커버 경로는 서로 대향되는 제1 유입 홈과 제2 유입 홈으로 이루어지고, 상기 제1 유입 홈과 상기 제2 유입 홈은 서로 반대 방향에서 상기 내부 공기를 상기 방열 경로로 내보내 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 방열 경로는 방열 홈과 방열 핀으로 이루어지고, 상기 방열 홈은 홈 단면 구조로 상기 방열 핀을 돌출시켜 주며, 상기 방열 홈과 상기 방열 핀은 동심형, 나선형 및 방사형 중 어느 하나의 형태이다.

바람직한 실시예로서, 상기 출구 홀은 상기 이너 커버에 복수개로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 모터 내부 공간은 보조 방열부와 연결되고, 상기 보조 방열부는 상기 내부 공기를 상기 후방 커버쪽으로 보내거나 또는 상기 전방 커버쪽으로 보내준다.

바람직한 실시예로서, 상기 보조 방열부는 후방 배출 경로로 이루어지고, 상기 후방 배출 경로는 상기 샤프트를 통해 상기 모터 내부 공간과 상기 후방 커버를 연통시켜 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 보조 방열부는 블레이드로 이루어지고, 상기 블레이드는 상기 후방 커버로 회전되어 상기 내부 공기를 압축하며, 상기 후방 커버에 결합되거나 일체 구조로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 모터 내부 공간은 모터와 결합된 로터 하우징으로 형성되고, 상기 로터 하우징에는 상기 전방 커버와 상기 후방 커버가 결합된다.

바람직한 실시예로서, 상기 전방 커버와 상기 후방 커버의 각각은 오일 씰로 밀폐되며, 상기 샤프트는 베어링으로 지지되고, 상기 모터는 전원과 제어 신호를 전송하는 모터 케이블과 연결된다.

이러한 본 발명의 인휠 모터는 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 주행풍과 냉각풍 방열구조를 적용하지 않고서 방열효과 구현이 가능한 내부공기 순환형 인휠 모터가 제조될 수 있다. 둘째, 방열효과를 높이기 위한 모터 내부 공간의 압력차가 모터 구동 시 회전되는 모터 커버 회전으로 형성됨으로써 냉각 성능 개선에 별도 부품 적용이 요구되지 않는다. 셋째, 모터 커버에 방열핀 적용이 가능함으로써 모터 내부에서 뜨거운 공기의 순환 및 외부와 접촉 면적 증대를 통해 냉각 효율이 크게 증대된다. 넷째, 내부공기 순환과 방열핀 조합에 의한 냉각 효율 상승으로 모터 부품을 내열성이 낮은 부품으로 변경 가능함으로써 가격 경쟁력 확보가 가능하다. 다섯째, 전방 커버의 반대쪽 후방 커버에 후방 공기 순환 경로와 함께 블레이드 형상이 적용됨으로써 전방 커버의 공기 순환식 방열부쪽으로 집중하여 방열 효율 향상 구조 개선이 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 내부공기 순환형 인휠 모터의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 인휠 모터의 공기 순환식 모터 내부 순환 방열부 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 인휠 모터 구동 시 모터 내부 순환 방열부를 이용한 모터 내부 공간의 공기 순환 및 배출 상태이고, 도 4는 본 발명에 따른 모터 내부 순환 방열부와 함께 적용된 보조 방열부가 적용된 구조 변형 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 인휠 모터(1)는 모터 바디(40)의 모터 내부 공간(40-1)으로 모터 내부 순환 방열부(10)를 구비한다.

특히 상기 모터 내부 순환 방열부(10)는 방열 핀(15b)(도 2 참조)을 포함한 커버(43,45)의 내부 유로(11,13,15,17)를 통해 냉각될 수 있는 구조를 적용함으로써 모터(20)의 발열로 인해 모터 내부에서 온도가 높아진 내부 공기 순환 및 외부 접촉 면적 증대로 냉각 효율을 증대할 수 있다.

따라서 상기 인휠 모터(1)는 모터 내부 순환 방열부(10)의 내부 유로(11,13,15,17)를 이용한 내부공기 순환형 인휠 모터로 특징되고, 특히 냉각 효율 증대로 인휠 모터 부품을 내열성이 낮은 부품으로 변경 가능하여 가격 경쟁력 확보에도 유리한 특징을 갖는다.

이를 위해 상기 모터 내부 순환 방열부(10)는 전방 유입 경로(11)와 전방 순환 경로(13,15,17)로 이루어진다.

일례로 상기 전방 유입 경로(11)는 모터 내부 공간(40-1) 중 전방 모터 내부 공간(40-1A)에서 샤프트(30)에 형성된다. 이 경우 상기 모터 내부 공간(40-1)은 샤프트(30)와 결합된 모터(20)를 기준으로 모터 앞쪽 공간을 형성하는 전방 모터 내부 공간(40-1A)과 모터 뒤쪽 공간을 형성하는 후방 모터 내부 공간(40-1B)으로 구획된다.

특히 상기 전방 유입 경로(11)는 샤프트(30) 중 전방 커버(43)와 전방 베어링(60A)으로 결합되는 내부 로드(30-1)를 이용하여 형성하고, 상기 내부 로드(30-1)의 외주면에서 대략 “V" 홈 단면 구조의 타원 형상으로 이루어진다. 이 경우 상기 내부 로드(30-1)는 인휠 모터(1)의 외부로 노출된 외부 로드 보다 큰 직경으로 내부 로드와 동심원을 형성한다.

나아가 상기 전방 유입 경로(11)는 내부 로드(30-1)의 원형 단면에서 360°에 대해 약 90°각도로 4개의 전방 유입 경로를 한 쌍으로 구성된다. 이 경우 상기 전방 유입 경로(11)의 수량은 모터 내부 공간(40-1)에서 공기 순환 흐름 효과를 위해 적절히 조절될 수 있다.

또한 상기 전방 유입 경로(11)는 레이아웃 측면에서, “V" 홈 단면 구조의 좌/우 양쪽 부위 중 한쪽부위를 내부 공기 유입구로 하여 모터 내부 공간(40-1)의 전방 모터 내부 공간(40-1A)에 위치되며, 반대쪽부위를 내부 공기 배출구로 하여 모터 바디(40)의 전방 커버(43)에 위치된다.

그러므로 상기 전방 유입 경로(11)는 모터 내부 공간(40-1)의 뜨거운 내부 공기를 전방 모터 내부 공간(40-1A)에서 전방 커버(43)에 형성된 커버 경로(13)로 보내 준다.

구체적으로 상기 전방 순환 경로(13,15,17)는 커버 경로(13), 방열 경로(15) 및 출구 홀(17)로 구성되고, 모터 바디(40)의 전방 커버(43)에 형성된다. 이 경우 상기 전방 커버(43)는 아우터 커버(43a)와 이너 커버(43b)로 구성되고, 서로 결합되어 일체화된다.

일례로 상기 커버 경로(13)는 전방 커버(43)에서 아우터/이너 커버(43a,43b)의 접촉면에 홈 구조로 파여지고, 상기 방열 경로(15)는 커버 경로(13) 측으로 유입된 내부 공기가 이동하며 방열 효과로 냉각되는 유로를 형성하며, 상기 출구 홀(17)은 방열 효과로 냉각된 찬 공기를 다시 모터 내부 공간(40-1)의 전방 모터 내부 공간(40-1A)으로 내보내 준다.

또한 상기 전방 순환 경로(13,15,17)는 레이아웃 측면에서, 상기 전방 커버(43)(즉, 아우터/이너 커버(43a,43b))의 중앙 위치에서 커버 경로(13)와 방열 경로(15) 및 출구 홀(17)이 순차적으로 전방 커버 반경방향을 향하여 형성된다.

그러므로 상기 전방 순환 경로(13,15,17)는 전방 유입 경로(11)에서 나온 뜨거운 내부 공기를 공랭식으로 냉각하여 상대적으로 차가운 내부 공기를 모터 내부 공간(40-1)의 전방 모터 내부 공간(40-1A) 쪽으로 다시 내 보내 준다.

구체적으로 상기 인휠 모터(1)는 모터 내부 순환 방열부(10)와 함께 모터(20), 샤프트(30), 모터 바디(40), 오일 씰(50), 베어링(60) 및 모터 케이블(70)로 구성된다.

일례로 상기 모터(20)는 스테이터 코어(Stator core)(21)와 스테이터 허브(Stator hub)(23) 및 마그넷(Magnet)(25)으로 구성된다. 이 경우 상기 스테이터 코어(21)는 권선 조립부로 자기력을 발생하고, 상기 스테이터 허브(23)는 스테이터 코어(21)가 고정된 상태에서 샤프트(30)의 내부 로드(30-1)와 분리되도록 중공 축으로 감싸주며, 상기 마그넷(25)은 자속을 발생한다.

그러므로 상기 모터(20)는 일반적인 인휠 모터(1)의 모터와 동일한 구성요소이다.

일례로 상기 샤프트(30)는 고정 축으로 인휠 모터(1)가 장착된 차륜부위와 고정되며, 특히 내부 로드(30-1)가 모터 내부 공간(40-1)의 폭 크기로 형성되어 그 양단이 베어링(60)으로 지지된 상태에서 내부 로드(30-1)의 앞쪽으로 전방 유입 경로(11)가 외주면에 파여진 홈 구조로 형성된다.

일례로 상기 모터 바디(40)는 로터 하우징(Rotor housing)(41), 전방 커버(43) 및 후방 커버(45)로 이루어진다. 이 경우 상기 로터 하우징(41)은 회전부로 마그넷(25)을 고정하고, 상기 전방 커버(43)는 로터 하우징(41)을 앞쪽에서 결합되어 로터 하우징(41)의 회전을 지지하며, 상기 후방 커버(45)는 로터 하우징(41)을 뒤쪽에서 결합되어 로터 하우징(41)의 회전을 지지하며, 모터 내부 공간(40-1)의 후방 모터 내부 공간(40-1B)을 차단한다.

그러므로 상기 전방 커버(43)와 상기 후방 커버(45)는 로터 하우징(41)의 좌/우 측부에 결합(예, 볼트 체결)됨으로서 모터 바디(40)에서 밀폐된 모터 내부 공간(40-1)을 형성한다.

특히 상기 전방 커버(43)는 로터 하우징(41)과 조립되어 모터 내부 공간(40-1)의 전방 모터 내부 공간(40-1A)을 차단하는 아우터 커버(43a), 아우터 커버(43a)의 안쪽에 결합되어 모터 내부 공간(40-1)의 전방 모터 내부 공간(40-1A) 쪽으로 위치된 이너 커버(43b)로 구성되고, 상기 아우터 커버(43a)와 상기 이너 커버(43b)의 결합에 의한 밀착면으로 모터 내부 순환 방열부(10)의 전방 순환 경로(13,15,17)를 형성한다.

나아가 상기 아우터/이너 커버(43a,43b)의 각각에는 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)(도 2 참조)가 형성되며, 상기 후방 커버(45)에는 씰 홈(47)(도 2 참조)이 형성된다.

일례로 상기 오일 씰(50)은 한 쌍의 전/후방 오일 씰(50A,50B)로 이루어지고, 상기 전방 오일 씰(50A)은 샤프트(30)의 일단부가 빠져 나오는 전방 커버(40) 중 아우터 커버(43a)의 아우터 커버 보스(44a)(도 2 참조) 쪽에 위치되어져 내부 로드(30-1)의 전방 유입 경로(11)와 간격을 두고 내부 로드(30-1)와 밀착되며, 상기 후방 오일 씰(50B)은 후방 커버(45)의 후방 커버 보스 쪽에서 씰 홈(47)에 위치되어져 후방 커버(45)를 빠져나오는 샤프트(30)의 타단부와 밀착된다.

그러므로 상기 전/후방 오일 씰(50A,50B)은 모터 내부 공간(40-1)에 대한 기밀을 형성한다.

일례로 상기 베어링(60)은 한 쌍의 전/후방 베어링(60A,60B)으로 이루어지고, 상기 전방 베어링(60A)은 샤프트(30)의 일단부(즉, 내부 로드(30-1)쪽 부위)와 전방 커버(40) 중 이너 커버(43b)의 이너 커버 보스(44b)(도 2 참조)를 지지하며, 상기 후방 베어링(60B)은 샤프트(30)의 타단부(즉, 내부 로드(30-1)쪽 반대부위)와 후방 커버(45)의 후방 커버 보스를 지지한다.

그러므로 상기 전/후방 베어링(60A,60B)은 샤프트(30)의 전/후 부위를 지지한다.

일례로 상기 모터 케이블(70)은 배터리(도시되지 않음)의 전원을 모터(30)(즉, 스테이터 코어(21)의 권선)로 공급하고, 모터 제어기(도시되지 않음)의 제어 신호를 모터(30)로 보내면서 검출된 모터 구동 신호를 모터 제어기로 보내준다.

한편 도 2 및 도 3은 상기 전방 커버(43)에서 커버 경로(13), 방열 경로(15) 및 출구 홀(17)에 대한 상세 구조 및 상기 모터 내부 순환 방열부(10)의 방열 작용을 예시 한다.

도 2를 참조하면, 상기 전방 커버(43)는 원형 형상의 아우터 커버(43a)와 이너 커버(43b)로 구성되고, 상기 아우터 커버(43a)는 중앙에 아우터 커버 보스(44a)를 형성하며, 상기 이너 커버(43b)는 중앙에 이너 커버 보스(44b)를 형성한다.

특히 상기 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)의 각각은 커버 경로(13)를 한 쌍의 제1,2 유입 홈(13a,13b)으로 보스 직경에 대해 수직한 형성하고, 씰 홈(47)을 보스 직경에 대해 수평하게 형성한다. 이 경우 상기 씰 홈(47)에는 오일 씰(50)이 끼워진다.

그러므로 상기 제1,2 유입 홈(13a,13b)과 상기 씰 홈(47)은 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)의 직경에서 “+” 형상으로 이루어진다.

일례로 상기 커버 경로(13)는 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)에 소정 깊이로 파여진 한 쌍의 제1,2 유입 홈(13a,13b)으로 이루어지고, 상기 제1 유입 홈(13a)은 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)의 위쪽에 위치되는 반면 상기 제2 유입 홈(13b)은 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)의 위쪽에 위치됨으로써 약 180°로 대양 배열된다. 이 경우 상기 제1,2 유입 홈(13a,13b)의 각각은 경사각(a)으로 경사진 구조로 방열 경로(15)쪽으로 트여지고, 상기 경사각(a)은 예각으로 형성된다.

그러므로 상기 제1,2 유입 홈(13a,13b)은 전방 커버(43)의 아우터/이너 커버(43a,43b) 결합 상태에서 서로 연결된 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)의 밀착면으로 완전한 홈 구조를 형성하고, 상기 제1,2 유입 홈(13a,13b)으로 들어온 뜨거운 내부 공기를 방열 경로(15)로 보내는 통로 역할을 수행한다.

일례로 상기 방열 경로(15)는 방열 홈(15a)과 방열 핀(15b)로 이루어져 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)의 각각에서 순환 유로를 형성한다. 이 경우 상기 방열 홈(15a)은 다겹 구조로 아우터/이너 커버(43a,43b)의 면에 파여짐으로써 방열 핀(15b)이 방열 홈(15a) 사이에서 돌출 구조로 형성된다.

특히 상기 순환 유로는 동심형, 나선형 및 방사형 중 어느 하나의 형태로 이루어짐으로써 아우터/이너 커버 보스(44a,44b)의 축 중심으로부터 제1,2 유입 홈(13a,13b)의 위치까지 거리보다 출구 홀(17)의 위치까지 거리가 길게 형성되도록 한다.

그러므로 상기 방열 경로(15)는 방열 홈(15a)을 순환 유로로 하여 뜨거운 내부 공기를 이동시키면서 방열 핀(15b)의 열 방출 작용을 더하여 냉각 효과를 크게 높여 준다.

일례로 상기 출구 홀(17)은 이너 커버(43b)의 이너 커버 보스(44b)의 축 중심에서 가정 먼 위치에서 이격각(b)을 갖고 복수개로 형성된다. 이 경우 상기 이격각(b)은 약 90°로 형성되어 4개의 출구 홀(17)을 한 쌍으로 하여 구성된다.

그러므로 상기 출구 홀(17)은 전방 순환 경로(13,15,17)를 모터 내부 공간(40-1)과 연통시켜 준다.

도 3의 상기 모터 내부 순환 방열부(10)의 방열 작용을 참조하면, 상기 인휠 모터(1)의 구동은 모터(20)의 발열을 가져옴으로써 모터 바디(40-1)의 모터 내부 공간(40-1)에서 내부 공기의 온도가 올라간다.

그러면 상기 전방 유입 경로(11)와 상기 전방 순환 경로(13,15,17)는 아래와 같은 내부 공기 순환으로 냉각 효과를 발생한다.

먼저, 상기 전방 유입 경로(11)는 모터(20)에 의한 샤프트(30)의 회전으로 내부 로드(30-1) 쪽 내부 공기 유입구측에 형성된 높은 압력이 상대적으로 낮은 압력을 갖는 전방 순환 경로(13,15,17)에 작용함으로써 모터 내부 공간(40-1)의 뜨거운 내부 공기가 커버 경로(13)로 빠져나가도록 작용한다. 이 경우 상기 전방 유입 경로(11)와 상기 커버 경로(13) 간 압력 차의 형성은 모터(20)의 구동에 따라 모터 내부 순환 방열부(10)의 내부 유로(11,13,15,17)와 모터 내부 공간(40-1)에서 뜨거운 내부 공기가 속도 차와 온도 차를 가짐에 기인한다.

이어, 상기 전방 순환 경로(13,15,17)는 모터(20)의 구동에 따라 샤프트(30)와 함께 회전하는 전방 커버(43)를 통해 같은 각속도의 회전 상태이나 전방 커버(43)의 반경과 샤프트(30)의 중심이 상대적인 거리 차를 형성함으로써 출구 홀(17)) 측 공기 속도가 커버 경로(13) 측 공기 속도보다 크게 형성되고, 이러한 공기 속도 차는 내부 공기가 방열 경로(15)에서 유로를 따라 이동하도록 작용한다.

일례로 상기 커버 경로(13)는 뜨거운 내부 공기를 제1,2 유입 홈(13a,13b)의 각각을 통해 방열 경로(15)로 내보내 주고, 상기 방열 경로(15)는 방열 홈(15a)을 순환 유로로 하여 뜨거운 내부 공기를 출구 홀(17)까지 이동시켜 준다.

그러면 상기 뜨거운 내부 공기는 방열 홈(15a)의 동심형, 나선형 및 방사형 중 어느 하나의 형태를 따라 이동하는 과정에서 차가운 외부 공기 접촉으로 상대적으로 낮은 온도 상태인 전방 커버(43)와 열 교환하고, 상기 열 교환 작용으로 출구 홀(17)에 도달 전 상대적으로 차가운 내부 공기로 전환된다.

특히 상기 방열 경로(15)는 방열 핀(15b)을 통해 전방 커버(43)의 열 방출 효과를 더욱 높여 줌으로써 뜨거운 내부 공기에 대한 열 교환 작용이 상승되도록 한다.

그 결과 상기 출구 홀(17)은 방열 경로(15)를 따른 이동으로 냉각된 차가운 내부 공기가 전방 순환 경로(13,15,17)를 나와 모터 내부 공간(40-1)의 전방 모터 내부 공간(40-1A) 쪽으로 다시 들여 보내준다.

한편 도 4는 상기 인휠 모터(1)에 모터 내부 순환 방열부(10)와 함께 보조 방열부(18)가 적용된 예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 인휠 모터(1)는 전방으로 모터 내부 순환 방열부(10)를 형성하면서 후방으로 보조 방열부(18)를 형성한다. 이 경우 상기 모터 내부 순환 방열부(10)는 도 1 내지 도 3에서 기술된 모터 내부 순환 방열부(10)와 동일하다.

구체적으로 상기 보조 방열부(18)는 후방 배출 경로(19A)와 블레이드(19B)로 구성되고, 모터 내부 공간(40-1)의 후방 모터 내부 공간(40-1B)에 위치된다.

일례로 상기 후방 배출 경로(19A)는 샤프트(30)가 후방 베어링(60B)으로 지지되는 샤프트 타단부(즉, 내부 로드(30-1)쪽 반대부위)에 형성되고, 모터 내부 공간(40-1)의 후방 모터 내부 공간(40-1B)에서 뜨거운 내부 공기를 후방 커버(45) 쪽으로 내보냄으로써 뜨거운 내부 공기가 차가운 외부 공기 접촉으로 상대적으로 낮은 온도 상태인 후방 커버(45)와 열 교환 효과를 발생시켜 준다.

이를 위해 상기 후방 배출 경로(19A)는 도 1 내지 도 3에서 기술된 전방 유입 경로(11)의 “V" 홈 단면 구조를 적용할 수 있다.

일례로 상기 블레이드(19B)는 선풍기 날개 구조로 후방 커버(45)의 내벽에 부착되거나 일체로 형성된다.

그러므로 상기 블레이드(19B)는 후방 커버(45)의 회전 시 함께 회전됨으로써 내부 공기를 모터 내부 공간(40-1)의 후방 모터 내부 공간(40-1B)에서 전방 모터 내부 공간(40-1A)으로 보내주면서 동시에 내부 공기 압력을 높여 준다.

그 결과 상기 모터 내부 순환 방열부(10)는 상대적으로 높은 내부 공기 압력으로 더욱 커진 압력차로 전방 유입 경로(11)의 공기 흡입(즉, 유입) 성능을 개선할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 내부공기 순환형 인휠 모터(1)는 전방 커버(43)와 후방 커버(45)로 밀폐된 모터 내부 공간(40-1)의 내부 공기를 샤프트(30) 쪽에서 유입한 후 전방 커버(43)를 통해 온도가 낮춰진 상태로 모터 내부 공간(40-1)으로 다시 배출하는 모터 내부 순환 방열부(10)가 포함됨으로써 모터 내부 공간(40-1)의 압력차에 의한 공기 순환을 이용하여 블레이드 적용 없이 주행풍과 냉각풍의 방열구조 대비 높은 방열 효과를 구현하고, 특히 내부 공기 순환을 위한 압력차를 모터 구동에 의한 속도 차와 온도 차로 발생시킴으로써 냉각 효율 상승을 위한 별도 부품 적용이 요구되지 않는다.

1 : 인휠 모터
10 : 모터 내부 순환 방열부
11 : 전방 유입 경로 13 : 커버 경로
13a,13b : 제1,2 유입 홈 15 : 방열 경로
15a : 방열 홈 15b : 방열핀
17 : 출구 홀 18 : 보조 방열부
19A : 후방 배출 경로 19B : 블레이드
20 : 모터
21 : 스테이터 코어(Stator core)
23 : 스테이터 허브(Stator hub)
25 : 마그넷(Magnet)
30 : 샤프트 30-1 : 내부 로드
40 : 모터 바디 40-1 : 모터 내부 공간
40-1A,40-1B : 전/후방 모터 내부 공간
41 : 로터 하우징(Rotor housing)
43 : 전방 커버 43a,43b : 아우터/이너 커버
44a,44b : 아우터/이너 커버 보스
45 : 후방 커버 47 : 씰 홈
50 : 오일 씰 50A,50B : 전/후방 오일 씰
60 : 베어링 60A,60B : 전/후방 베어링
70 : 모터 케이블

Claims

전방 커버와 후방 커버로 밀폐된 모터의 내부 공간;
상기 모터 내부 공간에 위치한 모터 내부 순환 방열부; 및
상기 모터에서 샤프트의 전방 유입 경로를 통해 유입된 공기가 상기 전방 커버의 전방 순환 경로를 통해 상기 모터 내부 공간으로 빠져 나감으로써, 상기 공기가 내부 순환하는
것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 1에 있어서, 상기 내부 순환은 상기 모터의 회전으로 발생되는 상기 모터 내부 공간의 상기 공기의 속도 차와 온도 차에 의한 압력 차로 형성되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 1에 있어서, 상기 전방 유입 경로는 상기 샤프트에 파여진 홈 구조로 이루어지고,
상기 홈 구조는 상기 모터 내부 공간에서 상기 전방 순환 경로로 이어지는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 3에 있어서, 상기 홈 구조는 “V" 홈 단면 구조인 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 4에 있어서, 상기 “V" 홈 단면 구조 타원 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 3에 있어서, 상기 홈 구조는 상기 샤프트의 외경에 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 1에 있어서, 상기 전방 순환 경로는 상기 전방 커버 중 외부에 노출된 아우터 커버와 상기 모터 내부 공간에 노출된 이너 커버의 접촉면에 파여진 홈 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 7에 있어서, 상기 전방 순환 경로는
상기 전방 유입 경로를 나온 상기 내부 공기가 유입되는 커버 경로,
상기 내부 공기를 이동시키면서 상기 전방 커버의 방열 작용으로 온도를 낮춰주는 방열 경로, 및
상기 내부 공기를 상기 모터 내부 공간으로 배출하는 출구 홀
로 구성되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 8에 있어서, 상기 커버 경로와 상기 출구 홀은 상기 아우터 커버와 상기 이너 커버의 축 중심에 대해 상대적인 거리 차를 형성하고,
상기 방열 경로는 상기 거리 차를 연결해 주는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 8에 있어서, 상기 커버 경로는 서로 대향되는 제1 유입 홈과 제2 유입 홈으로 이루어지고,
상기 제1 유입 홈과 상기 제2 유입 홈은 서로 반대 방향에서 상기 내부 공기를 상기 방열 경로로 내보내는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 8에 있어서, 상기 방열 경로는 방열 홈과 방열 핀으로 이루어지고,
상기 방열 홈은 홈 단면 구조로 상기 방열 핀을 돌출시켜 주는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 11에 있어서, 상기 방열 홈과 상기 방열 핀은 동심형, 나선형 및 방사형 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 8에 있어서, 상기 출구 홀은 상기 이너 커버에 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 1에 있어서, 상기 모터 내부 공간은 보조 방열부와 연결되고,
상기 보조 방열부는 상기 내부 공기를 상기 후방 커버쪽으로 보내거나 또는 상기 전방 커버쪽으로 보내주는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 14에 있어서, 상기 보조 방열부는 후방 배출 경로로 이루어지고,
상기 후방 배출 경로는 상기 샤프트를 통해 상기 모터 내부 공간과 상기 후방 커버를 연통시켜 주는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 14에 있어서, 상기 보조 방열부는 블레이드로 이루어지고,
상기 블레이드는 상기 후방 커버로 회전되어 상기 내부 공기를 압축하는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 16에 있어서, 상기 블레이드는 상기 후방 커버에 결합되거나 일체 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 1에 있어서, 상기 모터 내부 공간은 상기 모터와 결합된 로터 하우징으로 형성되고,
상기 로터 하우징에는 상기 전방 커버와 상기 후방 커버가 결합되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 18에 있어서, 상기 전방 커버와 상기 후방 커버의 각각은 오일 씰로 밀폐되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 18에 있어서, 상기 샤프트는 베어링으로 지지되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.
청구항 18에 있어서, 상기 모터는 전원과 제어 신호를 전송하는 모터 케이블과 연결되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터.