KR20240026537A - 냉각 유로를 구비한 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일을 이용하여 보다 효율적으로 부품을 냉각할 수 있는 모터에 관한 것으로, 전방부에 프론트 쿨링 가이드가 구비되고 후방부에 리어 쿨링 가이드가 구비된, 하우징; 상기 하우징의 내측에 압입 장착되는 고정자 코어와 상기 고정자 코어에 장착된 고정자 코일로 구성된, 고정자; 상기 고정자 코어의 외주면에 축방향으로 연장 형성되어 원주방향으로 서로 이격 배치되는, 복수의 코어 냉각 채널;을 포함하며, 상기 프론트 쿨링 가이드와 리어 쿨링 가이드는 각각, 고정자 코어의 원주방향으로 연장 형성되어 상기 복수의 코어 냉각 채널과 오일 유동가능하게 연통되는 가이드 냉각 채널과, 상기 가이드 냉각 채널에서 원주방향의 오일 유동을 차단하는 복수의 격벽을 구비하며, 상기 프론트 쿨링 가이드의 격벽인 프론트 격벽과 리어 쿨링 가이드의 격벽인 리어 격벽은, 상기 코어 냉각 채널 사이에 형성된 고정자 코어의 비채널 구간에 이웃하도록 가이드 냉각 채널에 위치되되, 상기 고정자 코어의 원주방향으로 교번 배치된 것을 특징으로 하는 모터를 제공한다.

Description

냉각 유로를 구비한 모터 {A motor having cooling passages}

본 발명은 냉각 유로를 구비한 모터에 관한 것으로, 상세하게는 오일을 이용하여 보다 효율적으로 부품을 냉각할 수 있는 모터에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 친환경 자동차인 순수 전기자동차(EV)와 하이브리드 자동차(HEV/PHEV), 연료전지 자동차(FCEV)는 모두 전기모터로 주행하는 넓은 의미의 전기자동차이다.

친환경 자동차는 차량 주행을 위한 구동원인 모터와, 고전압 전원으로부터 공급되는 전류를 모터에 인가함으로써 모터를 구동 및 제어하고 있다.

이와 같이 친환경 자동차에서는 모터를 이용하여 주행을 위한 구동력을 발생시키는데, 친환경 자동차를 구동하는 모터, 즉 구동모터의 경우 높은 효율과 출력밀도가 요구된다.

최근 개발되고 있는 친환경 자동차에서 구동모터의 효율은 약 90%인 것으로 알려져 있고, 나머지 손실 중 상당한 부분을 열 손실이 차지한다. 따라서, 지속적으로 요구되는 모터의 소형화와 고출력화, 고효율화를 충족하기 위해 안정적인 열관리 시스템을 구비하는 것이 필수적이다.

모터의 구동 시에 코일 등에서 다량의 열이 발생하므로 코일 등의 주요 부품에 대한 냉각은 필수적이며, 모터의 냉각은 모터의 효율 및 핵심부품(영구자석, 코일 등)의 보호에 있어 중요한 역할을 한다.

영구자석의 온도가 일정 수준 이상이 되면 영구자석의 감자(de-magnetization)가 발생하여 자력의 세기가 약해지므로 모터의 효율 등에 지대한 악영향을 미치게 된다.

이에, 모터 시스템이 허용 온도를 초과하는 과온 상태에 도달하여 모터 고정자 코일 등에서 과온 소손이 발생하거나 모터의 영구자석에 감자가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 모터 시스템의 효과적인 열관리 및 냉각이 필요하고, 이를 위해 모터가 허용 온도 내에서 안정적으로 구동할 수 있도록 하는 적절한 열관리 및 냉각 시스템이 요구되고 있다.

모터를 위한 열관리 시스템, 특히 모터 냉각 시스템은 직접 냉각 방식과 간접 냉각 방식으로 분류할 수 있는데, 근래에는 높은 냉각 성능의 요구로 인해 냉각 효율이 높은 오일 직접 냉각 방식이 많이 이용되고 있다.

그러나, 종래의 직접 냉각 방식은 분사 파이프를 통해 오일을 직접 모터 내부에 분사할 때 오일이 직접 닿는 부분과 오일이 닿지 못하는 부분의 냉각 성능에 큰 차이가 발생하는 문제가 있으며, 이러한 문제를 개선하기 위하여 다양한 연구가 진행 중이다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0124862호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 오일을 이용하여 보다 효율적으로 부품을 냉각할 수 있는 냉각 유로를 구비한 모터를 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적은 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 전방부에 프론트 쿨링 가이드가 구비되고 후방부에 리어 쿨링 가이드가 구비된, 하우징; 상기 하우징의 내측에 압입 장착되는 고정자 코어와 상기 고정자 코어에 장착된 고정자 코일로 구성된, 고정자; 상기 고정자 코어의 외주면에 축방향으로 연장 형성되어 원주방향으로 서로 이격 배치되는, 복수의 코어 냉각 채널;을 포함하며,

상기 프론트 쿨링 가이드와 리어 쿨링 가이드는 각각, 고정자 코어의 원주방향으로 연장 형성되어 상기 복수의 코어 냉각 채널과 오일 유동가능하게 연통되는 가이드 냉각 채널과, 상기 가이드 냉각 채널에서 원주방향의 오일 유동을 차단하는 복수의 격벽을 구비하고,

상기 프론트 쿨링 가이드의 격벽인 프론트 격벽과 리어 쿨링 가이드의 격벽인 리어 격벽은, 상기 코어 냉각 채널 사이에 형성된 고정자 코어의 비채널 구간에 이웃하도록 가이드 냉각 채널에 위치되되, 상기 고정자 코어의 원주방향으로 교번 배치된 것을 특징으로 하는 모터를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고정자 코어의 외주면에 구비된 모든 비채널 구간은 상기 프론트 격벽과 리어 격벽 중 어느 하나가 그 축방향 단부에 이웃하게 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 일측에 관통 형성된 오일 공급홀과 상기 오일 공급홀에 연통된 하우징 냉각 채널을 구비하며, 상기 하우징 냉각 채널은 하우징의 내주면에 원주방향으로 연장되어 상기 복수의 코어 냉각 채널 중 고정자 코어의 상부에 배치된 어퍼 코어 냉각 채널과 연통되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 또한, 상기 하우징 냉각 채널은 하우징의 축방향 중앙에 형성되어 상기 어퍼 코어 냉각 채널의 축방향 중앙에 연통되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 쿨링 가이드는 상기 가이드 냉각 채널과 연통되게 형성되어 상기 가이드 냉각 채널에 유입된 오일을 고정자 코일의 엔드 코일부로 분사하는 복수의 분사홀을 더 구비하며, 상기 복수의 분사홀은 각 쿨링 가이드의 상부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 격벽은 상기 각 쿨링 가이드의 측부 및 하부에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 분사홀은 상기 엔드 코일부를 마주하도록 각 쿨링 가이드에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프론트 쿨링 가이드와 리어 쿨링 가이드는 한쪽 단부가 고정자 코어의 전단면과 후단면에 각각 이웃하도록 형성되어 상기 고정자 코어 및 하우징과 함께 가이드 냉각 채널을 폐공간 형태로 둘러싸게 된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은: 전방부에 프론트 쿨링 가이드가 구비되고 후방부에 리어 쿨링 가이드가 구비된, 하우징; 상기 하우징의 내측에 압입 장착되는 고정자 코어와 상기 고정자 코어에 장착된 고정자 코일로 구성된, 고정자; 상기 고정자 코어의 외주면에 축방향으로 연장 형성되어 원주방향으로 이격 배치되는, 복수의 코어 냉각 채널;을 포함하며,

상기 프론트 쿨링 가이드와 리어 쿨링 가이드는 각각, 고정자 코어의 원주방향으로 연장 형성되어 상기 복수의 코어 냉각 채널과 오일 유동가능하게 연통되는 가이드 냉각 채널, 및 상기 가이드 냉각 채널과 연통되게 형성되어 상기 가이드 냉각 채널에 유입된 오일을 고정자 코일의 엔드 코일부로 분사하는 복수의 분사홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터도 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 하우징은 일측에 관통 형성된 오일 공급홀과 상기 오일 공급홀에 연통된 하우징 냉각 채널을 구비하며, 상기 하우징 냉각 채널은 상기 복수의 코어 냉각 채널과 동시 및 직접 연통되도록 하우징의 내주면에 원주방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제의 해결 수단에 의하면 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 소정의 모터 냉각 유로와 오일을 이용하여 보다 효율적인 모터 냉각 및 균일 냉각이 가능하다.

둘째, 하우징과 고정자 코어 및 리어 쿨링 가이드의 조립을 통해 소정의 모터 냉각 유로가 완성 및 형성되므로 모터 제작이 용이하다.

셋째, 기존의 오일 압력 부족으로 인해 고정자 코어에 발생하는 오일 흘러내림 현상으로 인한 회전자 드래그가 감소되며 그에 따라 모터 효율을 높일 수 있다.

넷째, 모터 냉각 성능이 증대됨으로써 모터를 과온으로부터 보호하기 위한 출력 제한으로부터 자유도가 향상되어 안정적인 주행성능을 발휘할 수 있으며, 모터의 과온 고장 및 자석 감자에 대한 안정성이 확보되어 모터를 탑재한 친환경 차량의 상품성을 향상할 수 있다.

본 발명의 효과는 위에서 언급한 효과로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 효과는 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 유로를 구비한 모터의 단면 구조를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정자 코어를 도시한 도면
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 하우징 및 프론트 쿨링 가이드를 도시한 도면
도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 하우징에 일체로 형성된 프론트 쿨링 가이드를 별도 도시한 도면
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리어 쿨링 가이드를 도시한 도면
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터의 냉각 채널들 간에 연결 상태 및 모터로 공급된 오일의 유동을 개략적으로 도시한 도면
도 6a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 하우징 및 프론트 쿨링 가이드를 도시한 도면
도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 하우징에 일체로 형성된 프론트 쿨링 가이드를 별도 도시한 도면
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리어 쿨링 가이드를 도시한 도면
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터의 냉각 채널들 간에 연결 상태 및 모터로 공급된 오일의 유동을 개략적으로 도시한 도면
도 9a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 하우징 및 프론트 쿨링 가이드를 도시한 도면
도 9b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 하우징에 일체로 형성된 프론트 쿨링 가이드를 별도 도시한 도면
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 리어 쿨링 가이드를 도시한 도면
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터의 냉각 채널들 간에 연결 상태 및 모터로 공급된 오일의 유동을 개략적으로 도시한 도면

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 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함한다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

첨부한 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터의 단면 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 상기 모터의 고정자 코어를 도시한 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 상기 모터의 하우징 및 프론트 쿨링 가이드를 도시한 도면이고, 도 3c는 상기 모터의 하우징에 일체로 형성된 프론트 쿨링 가이드를 별도 도시한 도면이고, 도 4는 상기 모터의 리어 쿨링 가이드를 도시한 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 상기 모터의 냉각 채널들 간에 연결 상태 및 모터로 공급된 오일의 유동을 개략적으로 도시한 도면이다. 아울러, 본 명세서에서는 도 1에 표시된 방향을 기준으로 상하전후 방향을 설명하도록 한다. 이때, 도 1에 도시된 상하전후의 방향은 모터가 차량에 장착된 상태를 기준으로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모터는 고정자(200)와 회전자(300) 및 이들이 삽입 장착되는 하우징(100)을 포함하여 구성된다.

상기 고정자(200)는 하우징(100) 내부에 고정 설치되는 고정자 코어(210)와 상기 고정자 코어(210)에 감겨서 장착된 고정자 코일(220)로 구성된다. 이때, 고정자 코어(210)는 하우징(100)의 내측에 압입되어 장착되며, 그 외주면이 하우징(100)의 내주면에 접하게 된다. 상기 고정자 코일(220)의 축방향 단부(즉, 엔드 코일부)는 고정자 코어(210)의 외측(즉, 전방 및 후방)으로 돌출된다.

도 2에 보듯이, 상기 고정자 코어(210)는 그 외주면에 모터 냉각 유로를 구성하는 복수의 코어 냉각 채널(211)이 구비된다. 상기 복수의 코어 냉각 채널(211)은 서로 거리를 두고 고정자 코어(210)의 원주방향으로 이격 배치되며, 모터 축(400)의 길이방향으로(즉, 축방향으로) 연장 형성된다.

구체적으로, 상기 각 코어 냉각 채널(211)은 고정자 코어(210)의 외주면에 함몰 형성되며, 고정자 코어(210)의 축방향 일단에서 타단까지 연장 형성된다. 예를 들어, 코어 냉각 채널(211)은 스플라인 홈 형태로 형성될 수 있다.

여기서, 고정자 코어(210)의 외주면 중 상기 코어 냉각 채널(211)이 형성되지 않은 부분을 비채널 구간(212)이라고 칭하기로 한다.

상기 회전자(300)는 고정자(200)의 내측에 배치되는 회전자 코어(310)와 상기 회전자 코어(310)에 설치된 영구자석(320)으로 구성된다. 회전자 코어(310)는 하우징(100)의 내측 중앙에 배치된 모터 축(400)에 고정되도록 장착된다. 회전자 코어(310)는 모터 축(400)을 통해 하우징(100) 및 고정자 코어(210)의 내측에 회전가능하게 배치되어 지지된다.

도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 모터 축(400)의 한쪽 단부에는 감속기가 결합되고 다른 한쪽 단부에는 하우징(100)에 체결되는 엔드커버가 조립된다.

상기 하우징(100)은 고정자(200)와 회전자(300) 및 모터 축(400)이 배치되는 내부공간을 가지며, 상기 복수의 코어 냉각 채널(211) 중 고정자 코어(210)의 외주면 상부에 배치된 한 쌍의 코어 냉각 채널(즉, 어퍼 코어 냉각 채널)과 연통되는 하우징 냉각 채널(102) 및 상기 하우징 냉각 채널(102)과 연통되는 오일 공급홀(101)을 가진다.

상기 오일 공급홀(101)은 하우징(100)의 일측에 관통 형성된다. 즉, 오일 공급홀(101)은 하우징(100)의 외주면에서 내주면까지 연장 형성된다. 이러한 오일 공급홀(101)은 한 쌍의 어퍼 코어 냉각 채널(211a) 사이에 위치되며, 하우징 냉각 채널(102)을 통해 상기 어퍼 코어 냉각 채널(211a)에 연결된다. 이때, 하우징 냉각 채널(102)은 오일 공급홀(101)에서 상기 어퍼 코어 냉각 채널(211a)까지 원주방향으로 연장 형성된다. 상기 하우징 냉각 채널(102)은 오일 공급홀(101)을 기준으로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 복수의 코어 냉각 채널(211) 중 어퍼 코어 냉각 채널(211a)을 제외한 코어 냉각 채널들을 로워 코어 냉각 채널(211b)이라고 한다.

상기 하우징(100)은 그 축방향 일단부(즉, 전방부)에 프론트 쿨링 가이드(110)가 구비되고, 그 축방향 타단부(즉, 후방부)에 리어 쿨링 가이드(140)가 구비된다.

도 1에 보듯이, 프론트 쿨링 가이드(110)는 하우징(100)의 전방부에 일체로 형성되어 고정자 코어(210)의 전단면에 이웃하고, 리어 쿨링 가이드(140)는 하우징(100)의 후방부에 볼팅으로 장착 고정되어 고정자 코어(210)의 후단면에 이웃한다.

이때, 리어 쿨링 가이드(140)는 그 하부 중앙이 개구된 C 모양으로 형성되며, 프론트 쿨링 가이드(110)는 폐루프 모양으로 형성된다.

도 3a 내지 도 4에 보듯이, 프론트 쿨링 가이드(110)와 리어 쿨링 가이드(140)는 각각, 오일이 유동하는 가이드 냉각 채널(111,141)과 상기 가이드 냉각 채널(111,141)에 유입된 오일의 유동을 가로막아 차단하는 복수의 격벽(112,142)을 구비한다. 이때, 프론트 쿨링 가이드(110)는 프론트 가이드 냉각 채널(111)과 프론트 격벽(112)을 구비하고, 리어 쿨링 가이드(140)는 리어 가이드 냉각 채널(141)과 리어 격벽(142)을 구비한다.

상기 가이드 냉각 채널(111,141)은 고정자 코어(210)의 원주방향으로 연장 형성되며, 코어 냉각 채널(211)들의 축방향 단부에 이웃하여 코어 냉각 채널(211)과 오일 유동가능하게 연통된다. 도 1을 참조하면, 가이드 냉각 채널(111,141)은 고정자 코어(210)의 반경방향을 기준으로 코어 냉각 채널(211)보다 더 넓게 형성된다. 이러한 가이드 냉각 채널(111,141)에 유입된 오일은 고정자 코어(210)의 전단면 또는 후단면에 접촉하게 된다.

상기 복수의 격벽(112,142)은 가이드 냉각 채널(111,141)에 서로 이격되어 배치되며, 각각의 격벽(112,142)은 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 오일 유동을 차단하도록 형성된다.

도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명하면, 상기 각 격벽(112,142)은 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 위치 중 코어 냉각 채널(211)과 이웃하지 않는 위치에 형성된다. 좀더 구체적으로, 상기 각 격벽(112,142)은 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 위치 중 코어 냉각 채널(211)의 축방향 단부에 이웃하지 않는 위치에 형성되며, 코어 냉각 채널(211)들의 연장선 사이에 위치하게 된다.

이때, 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142)은, 코어 냉각 채널(211)과 이웃하지 않도록 프론트 가이드 냉각 채널(111)과 리어 가이드 냉각 채널(141)에 각각 형성되되, 고정자 코어(210)의 원주방향으로 교번 배치되어 서로 다른 원주방향 위치에 위치한다.

다시 말해, 상기 각각의 프론트 및 리어 격벽(112,142)은 고정자 코어(210)의 비채널 구간(212)에 이웃하도록 형성되며, 이때 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142)은 하나의 비채널 구간(212)을 공유하지 않도록 프론트 가이드 냉각 채널(111) 및 리어 가이드 냉각 채널(141)에 위치된다.

좀더 말하면, 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142)은, 상기 비채널 구간(212)을 갖는 고정자 코어(210)의 원주방향을 기준으로, 교번 배치되어 서로 다른 비채널 구간의 축방향 단부에 이웃하도록 위치된다. 이때, 고정자 코어(210)의 외주면에 구비된 모든 비채널 구간(212)은 상기 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142) 중 어느 하나가 그 축방향 단부에 이웃하게 된다.

이와 같이 구성된 모터는, 도 5a 및 도 5b에 보듯이 모터 냉각용 오일이 오일 공급홀(101)을 통해 하우징(100) 내부로 공급되면 하우징 냉각 채널(102)을 통해 원주방향으로 유동되어(도 5a 및 도 5b의 화살표 A 참조) 고정자 코어(210)의 어퍼 코어 냉각 채널(211a)로 공급된다. 상기 오일은 어퍼 코어 냉각 채널(211a)에서 축방향으로 유동되어 프론트 가이드 냉각 채널(111)과 리어 가이드 냉각 채널(141)로 이동되고, 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142) 중 어느 하나의 격벽에 가로막혀 프론트 가이드 냉각 채널(111)과 리어 가이드 냉각 채널(141) 중 어느 하나를 따라 원주방향으로 유동되다가 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142) 중 다른 하나의 격벽에 가로막혀 로워 코어 냉각 채널(211b)로 유동된다.

이러한 오일의 유동이 연속적으로 이루어짐에 따라 하우징(100)과 고정자 코어(210) 및 쿨링 가이드(110,140) 사이에 S 모양의 연속적인 오일 유동이 형성되며, 이러한 오일의 유동을 통해 모터 냉각 효율이 증대된다.

한편, 도 1에 보듯이, 프론트 쿨링 가이드(110)는 고정자 코어(210)의 전방에 위치되어 프론트 엔드 코일부(221)의 반경방향 외측에 배치되고, 고정자 코어(210)의 전단면에 이웃하는 ㄴ 형상의 단면 구조를 가지도록 하우징(100)의 전방부에 형성되어 그 한쪽 단부가 고정자 코어(210)의 전단면에 밀착된다. 이때, 상기 프론트 쿨링 가이드(110)의 다른 한쪽 단부는 하우징(100)에 일체로 형성된다.

그리고, 리어 쿨링 가이드(140)는 고정자 코어(210)의 후방에 위치되어 리어 엔드 코일부(222)의 반경방향 외측에 배치되고, 고정자 코어(210)의 후단면에 이웃하는 ㄷ 형상의 단면 구조를 가지도록 하우징(100)의 후방부에 장착되어 그 한쪽 단부가 고정자 코어(210)의 후단면에 밀착된다. 이때, 상기 리어 쿨링 가이드(140)의 다른 한쪽 단부는 그 외주면이 하우징(100)의 내주면에 이웃하게 된다.

이에, 상기 각 쿨링 가이드(110,140)는 고정자 코어(210) 및 하우징(100)과 함께 코어 냉각 채널(211)에 이웃하는 폐공간 구조(즉, 가이드 냉각 채널)를 형성하게 된다. 즉, 상기 각 쿨링 가이드(110,140)는 코어 냉각 채널(211)에 이웃하는 가이드 냉각 채널(111,141)을 고정자 코어(210) 및 하우징(100)과 함께 폐공간 형태로 둘러싸게 된다. 이에, 상기 폐공간 구조의 가이드 냉각 채널(111,141)은 오일압을 형성할 수 있게 된다.

첨부된 도 6a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 하우징 및 프론트 쿨링 가이드를 도시한 도면이고, 도 6b는 상기 제2 실시예에 따른 모터 하우징에 일체로 형성된 프론트 쿨링 가이드를 별도 도시한 도면이고, 도 7은 상기 제2 실시예에 따른 리어 쿨링 가이드를 도시한 도면이고, 도 8a 내지 도 8c는 상기 제2 실시예에 따른 모터의 냉각 채널들 간에 연결 상태 및 모터로 공급된 오일의 유동을 도시한 도면이다.

이때, 상기 제2 실시예에 따른 모터는 도 1과 동일한 단면 구조 및 도 2와 동일한 구조의 고정자 코어를 가지도록 구성될 수 있으며, 이에 도 1 및 도 2를 더 참조하여 상기 제2 실시예에 따른 모터에 대해 설명하도록 한다. 또한, 상기 제2 실시예에 따른 모터를 설명함에 있어서 상기 제1 실시예와 동일한 구성에 대한 중복되는 설명의 경우 생략될 수 있으며, 상기 제2 실시예에 따른 모터의 구성에 대한 설명 중 상기 제1 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 상기 제1실시예의 모터에도 동일하게 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

도 1을 참조하면, 상기 제2 실시예에 따른 모터는 고정자 코어(210)가 압입 장착된 하우징(100)과 한 쌍의 쿨링 가이드(110,140)를 포함하여 구성된다.

상기 고정자 코어(210)는 그 외주면에 복수의 코어 냉각 채널(211)이 구비되고, 이때 고정자 코어(210)는 상기 제1 실시예의 고정자 코어와 동일하게 구성될 수 있다.

상기 하우징(100)은 오일 공급홀(101) 및 상기 오일 공급홀(101)과 직접 연통되는 하우징 냉각 채널(102a)이 구비된다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 제2 실시예에 의하면, 하우징 냉각 채널(102a)은 하우징(100)의 내주면에 함몰 형성되며 하우징(100)의 원주방향으로 연장 형성된다. 또한, 하우징 냉각 채널(102a)은 하우징(100)의 축방향 중앙에 형성되어 코어 냉각 채널(211)의 축방향 중앙에 연통된다.

하우징 냉각 채널(102a)은 고정자 코어(210)에 형성된 복수의 코어 냉각 채널(211)과 동시에 직접 연통되도록 형성되며, 이를 위하여 하우징(100)의 원주방향을 기준으로 전 구간에 형성되거나, 또는 고정자 코어(210)의 최하측에 배치된 코어 냉각 채널까지 연장될 수 있다.

도 6a 내지 도 7에 보면, 상기 한 쌍의 쿨링 가이드(110,140)는 각각, 원주방향으로 연장되는 가이드 냉각 채널(111,141) 및 원주방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 분사홀(113,143)을 구비한다. 이때, 프론트 쿨링 가이드(110)는 프론트 가이드 냉각 채널(111)과 프론트 분사홀(113)을 구비하고, 리어 쿨링 가이드(140)는 리어 가이드 냉각 채널(141)과 리어 분사홀(143)을 구비한다.

상기 각 가이드 냉각 채널(111,141)은, 고정자 코어(210)의 축방향 양측에 형성되어 복수의 코어 냉각 채널(211)과 동시 연통되며, 상기 제1 실시예의 격벽(112,142)이나 또는 그와 같은 기능을 하는 별도의 구성 없이 형성된다. 이러한 가이드 냉각 채널(111,141)은 하우징 냉각 채널(102a)과 코어 냉각 채널(211)을 통해 오일을 전달받는다.

상기 복수의 분사홀(113,1143)은 엔드 코일부(221,222)를 마주하도록 각 쿨링 가이드(110,140)에 형성되며, 가이드 냉각 채널(111,141)과 이웃하여 연통된다. 각 분사홀(113,143)은 쿨링 가이드(110,140)의 일측에 반경방향으로 관통 형성되며, 상기 가이드 냉각 채널(111,141)로 공급된 오일을 엔드 코일부(221,222)측으로 압력 분사하게 된다.

좀더 말하면, 상기 가이드 냉각 채널(111,141)은 쿨링 가이드(110,140)와 하우징(100) 및 고정자 코어(210)로 둘러싸여 코어 냉각 채널(211)의 축방향 단부에 이웃하는 폐공간(도 8a 참조) 형태의 단면을 가지도록 형성되고, 이러한 가이드 냉각 채널(111,141)에 유입된 오일은 상기 폐공간에 형성된 압력에 의해 분사홀(113,143)을 관통하여 엔드 코일부(221,222)로 분사된다.

도 8b 및 도 8c를 참조하면, 오일 공급홀(101)을 통해 하우징(100)의 내부로 공급된 오일은, 하우징 냉각 채널(102a)을 통해 하우징(100)의 원주방향으로 유동되면서 각각의 코어 냉각 채널(211)을 따라 축방향으로 유동되고, 상기 코어 냉각 채널(211)들의 축방향 단부에서 가이드 냉각 채널(111,141)로 이동된다. 이때, 가이드 냉각 채널(111,141)에 유입된 오일은 분사홀(113,143)을 통해 고정자(200)의 엔드 코일부(221,222)로 분사되며, 이러한 오일의 유동을 통해 모터 냉각 효율이 증대된다.

한편, 첨부된 도 9a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 하우징 및 프론트 쿨링 가이드를 도시한 도면이고, 도 9b는 상기 제3 실시예에 따른 모터 하우징에 일체로 형성된 프론트 쿨링 가이드를 별도 도시한 도면이고, 도 10은 상기 제3 실시예에 따른 리어 쿨링 가이드를 도시한 도면이고, 도 11a 및 도 11b는 상기 제3 실시예에 따른 모터의 냉각 채널들 간에 연결 상태 및 모터로 공급된 오일의 유동을 개략적으로 도시한 도면이다.

이때, 상기 제3 실시예에 따른 모터는 도 1과 동일한 단면 구조 및 도 2와 동일한 구조의 고정자 코어를 가지도록 구성될 수 있으며, 이에 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 상기 제3 실시예에 따른 모터에 대해 설명하도록 한다. 또한, 상기 제3 실시예에 따른 모터를 설명함에 있어서 상기 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일한 구성에 대한 중복되는 설명의 경우 생략될 수 있으며, 상기 제3 실시예에 따른 모터의 구성에 대한 설명 중 상기 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 상기 제1 및 제2 실시예의 모터에도 동일하게 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

도 1을 참조하면, 상기 제3 실시예에 따른 모터는 고정자 코어(210)가 압입 장착된 하우징(100)과 한 쌍의 쿨링 가이드(110,140)를 포함하여 구성된다.

상기 고정자 코어(210)는 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로 그 외주면에 복수의 코어 냉각 채널(211)이 구비되고, 하우징(100)은 오일 공급홀(101) 및 하우징 냉각 채널(102b)이 구비된다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 제3 실시예에 의하면, 하우징 냉각 채널(102b)은 하우징(100)의 내주면에 함몰 형성되어 원주방향으로 연장되며, 하우징(100)의 내주면 상부에만 소정 길이로 형성된다. 이러한 하우징 냉각 채널(102b)은 상기 복수의 코어 냉각 채널(211) 중 고정자 코어(210)의 외주면 상부에 형성된 어퍼 코어 냉각 채널(211a)과 직접 및 동시 연통된다.

상기 제3 실시예에서, 상기 어퍼 코어 냉각 채널(211a)은 오일 공급홀(101)의 양측에 가장 가까이 배치된 적어도 한 쌍의 코어 냉각 채널이다. 어퍼 코어 냉각 채널(211a)은, 상기 제1 실시예와 같이 오일 공급홀(101)에 가장 가까이 배치된 한 쌍의 코어 냉각 채널이거나, 또는 오일 공급홀(101)에 상대적으로 가까이 배치된 복수의 코어 냉각 채널일 수 있다.

즉, 상기 하우징 냉각 채널(102b)은 하우징(100)의 원주방향으로 상부 구간에만 연장 형성되며, 오일 공급홀(101)로부터 하우징(100)의 원주방향을 따라 양측으로 연장 형성된다.

도 9a 내지 도 10에 도시된 제3 실시예에서, 상기 한 쌍의 쿨링 가이드(110,140)는 각각, 원주방향으로 연장되는 가이드 냉각 채널(111,141)과, 원주방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 분사홀(113,143) 및 복수의 격벽(112,142)을 구비한다.

프론트 가이드 냉각 채널(111,141)과 리어 가이드 냉각 채널(111,141)은, 고정자 코어(210)의 축방향 양측에 각각 형성되어 코어 냉각 채널(211)과 연통되며, 하우징 냉각 채널(102b)과 코어 냉각 채널(211)을 통해 오일을 전달받는다.

상기 복수의 분사홀(113,143)은 엔드 코일부(221,222)를 마주하도록 쿨링 가이드(110,140)에 형성되며, 가이드 냉각 채널(111,141)과 이웃하여 연통된다. 이때, 분사홀(113,143)은 쿨링 가이드(110,140)의 원주방향 상부에 모두 구비되고, 쿨링 가이드(110,140)의 원주방향 측부 및 하부에는 구비되지 않는다.

상기 분사홀(113,143)은 하우징 냉각 채널(102b) 및 어퍼 코어 냉각 채널(211a)을 통해 가이드 냉각 채널(111,141)로 공급 전달된 오일을 엔드 코일부(221,222)의 원주방향 상부를 향해 압력 분사하게 된다(도 11a 및 도 11b 참조). 이러한 분사홀(113,143)은 상기 복수의 격벽(112,142) 중 최상측에 배치된 한 쌍의 격벽(즉, 상기 오일 공급홀에 가장 가까이 배치된 한 쌍의 격벽) 사이에 구비된다.

제3 실시예에서, 상기 어퍼 코어 냉각 채널(211a)은 복수의 코어 냉각 채널(211) 중 하우징 냉각 채널(102b)과 직접 연통되는 코어 냉각 채널이며, 상기 복수의 코어 냉각 채널(211) 중 적어도 둘 이상이 어퍼 코어 냉각 채널(211a)이 된다. 상기 복수의 코어 냉각 채널(211) 중 상기 어퍼 코어 냉각 채널(211a)을 제외한 나머지는 로워 코어 냉각 채널(211b)이 된다.

상기 복수의 격벽(112,142)은 분사홀(113,143)이 미형성된 쿨링 가이드(110,140)의 측부 및 하부에 형성되어 가이드 냉각 채널(111,141)에 배치되며, 쿨링 가이드(110,140)의 원주방향으로 서로 이격 배치된다. 상기 격벽(112,142)은 쿨링 가이드(110,140)의 상부에는 구비되지 않는다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 각 격벽(112,142)은 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 위치 중 코어 냉각 채널(211)과 이웃하지 않는 위치에 형성되어 상기 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 오일 유동을 차단하게 된다.

이때, 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142)은 코어 냉각 채널(211)과 이웃하지 않도록 프론트 가이드 냉각 채널(111,141)과 리어 가이드 냉각 채널(111,141)에 각각 형성되되, 고정자 코어(210)의 원주방향으로 교번 배치되어 서로 다른 원주방향 위치에 위치한다.

다시 말해, 상기 각 격벽(112,142)은 고정자 코어(210)의 비채널 구간(212)에 이웃하도록 쿨링 가이드(110,140)에 구비되며, 이때 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142)은 하나의 비채널 구간(212)을 공유하지 않도록 프론트 가이드 냉각 채널(111,141) 및 리어 가이드 냉각 채널(111,141)에 위치된다.

좀더 말하면, 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142)은, 고정자 코어(210)의 비채널 구간(212)에 이웃하도록 가이드 냉각 채널(111,141)에 위치되되, 상기 비채널 구간(212)을 갖는 고정자 코어(210)의 원주방향을 기준으로 교번 배치되어 서로 다른 비채널 구간의 축방향 단부에 이웃하게 된다.

제3 실시예에서, 프론트 및 리어 격벽(112,142)은 고정자 코어(210)의 외주면에 구비된 복수의 비채널 구간(212) 중 고정자 코어(210)의 측부 및 하부에 구비된 비채널 구간에 이웃하게 된다. 고정자 코어(210)의 측부 및 하부에 구비된 비채널 구간은 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142) 중 어느 하나가 그 축방향 단부에 이웃하게 된다.

또한, 어퍼 코어 냉각 채널(211a) 중 최하측에 위치된 어퍼 코어 냉각 채널의 경우, 그 축방향 일단이 프론트 격벽(112)과 리어 격벽(142) 중 어느 하나의 상방에 위치하게 된다. 이에, 고정자 코어(210)의 외주면 측부에서 S자형 오일 유동이 시작된다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 오일 공급홀(101)을 통해 하우징(100)의 내부로 공급된 오일은, 먼저 하우징 냉각 채널(102b)을 따라 하우징(100)의 원주방향으로 유동되면서 어퍼 코어 냉각 채널(211a)에 전달된다. 이때, 오일은 하우징 냉각 채널(102b)을 통해 어퍼 코어 냉각 채널(211a)의 축방향 중앙에 공급되고, 상기 어퍼 코어 냉각 채널(211a)을 따라 전방 및 후방으로 양분되어 축방향으로 유동되며, 상기 어퍼 코어 냉각 채널(211a)의 축방향 단부에서 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 상부로 이동 유입된다.

상기 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 상부로 이동된 오일은, 그 일부가 분사홀(113,143)을 통해 엔드 코일부(221,222)를 향해 분사되고, 나머지 일부는 복수의 어퍼 코어 냉각 채널(211a) 중 최하측에 위치된 어퍼 코어 냉각 채널을 통해 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 측부로 공급된다. 이때, 상기 나머지 오일은 프론트 가이드 냉각 채널(111,141)과 리어 가이드 냉각 채널(111,141) 중 어느 하나로 공급된다.

상기 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 측부로 유입된 오일은, 로워 코어 냉각 채널(211b)을 통해 축방향으로 유동된 뒤 다시 가이드 냉각 채널(111,141)에서 원주방향으로 유동되고, 이후 프론트 및 리어 격벽(112,142) 중 어느 하나에 의해 가로막히게 되면 다시 로워 코어 냉각 채널(211b)을 통해 축방향으로 유동되며, 이러한 오일 유동은 모터의 하부까지 계속 이어진다. 이에 상기 가이드 냉각 채널(111,141)의 원주방향 측부로 유입된 오일은, 모터의 측부 및 하부에서 연속적인 S 모양의 유동을 형성하게 된다.

이때, 상기 로워 코어 냉각 채널(211b) 중 최하측에 위치된 로워 코어 냉각 채널에 유입된 오일은 하우징(100)에 구비된 오일 배출구(미도시)를 통해 하우징(100) 외부로 배출된다.

본 발명의 모터는 상기와 같은 냉각 채널을 갖는 하우징(100)과 고정자 코어(210) 및 쿨링 가이드(110,140)를 포함하여 구성됨으로써 모터 냉각 효율을 증대할 수 있는 모터 냉각 유로를 형성하게 된다.

구체적으로, 코어 냉각 채널(211)을 통해 고정자(200)가 전반적으로 냉각되며, 이때 고정자 코일(220)의 중앙부(즉, 심부 코일부)도 냉각 효율이 확보된다.

또한, 쿨링 가이드(110,140)와 더불어 하우징(100) 및 고정자 코어(210)를 통해 둘러싸인 가이드 냉각 채널(111,141)의 폐공간으로 오일이 공급됨에 따라 쿨링 가이드(110,140) 내 오일압이 확보되고 분사홀(113,143)을 통해 엔드 코일부(221,222)에 오일이 분사되어 오일 미분사 및 오일 흘러내림 등의 문제 없이 고정자 코일(220)에 대한 냉각 성능을 증대할 수 있다.

또한, 고정자 코어(210)에 발생하는 오일 흘러내림 현상이 제거됨으로써 오일 흘러내림으로 인해 모터 심부로 오일이 침투하여 발생되는 회전자 드래그 및 그로 인한 모터 토크/효율 손실이 감소되어 모터 효율을 높일 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 하우징
101 : 오일 공급홀
102, 102a, 102b : 하우징 냉각 채널
110 : 프론트 쿨링 가이드
111 : 프론트 가이드 냉각 채널
112 : 프론트 격벽
113 : 프론트 분사홀
140 : 리어 쿨링 가이드
141 : 리어 가이드 냉각 채널
142 : 리어 격벽
143 : 리어 분사홀
200 : 고정자
210 : 고정자 코어
211 : 코어 냉각 채널
211a : 어퍼 코어 냉각 채널
211b : 로워 코어 냉각 채널
212 : 비채널 구간
220 : 고정자 코일
221 : 프론트 엔드 코일부
222 : 리어 엔드 코일부
300 : 회전자
310 : 회전자 코어
320 : 영구자석
400 : 모터 축

Claims (13)

1. 전방부에 프론트 쿨링 가이드가 구비되고 후방부에 리어 쿨링 가이드가 구비된, 하우징;
   상기 하우징의 내측에 압입 장착되는 고정자 코어와 상기 고정자 코어에 장착된 고정자 코일로 구성된, 고정자;
   상기 고정자 코어의 외주면에 축방향으로 연장 형성되어 원주방향으로 서로 이격 배치되는, 복수의 코어 냉각 채널;을 포함하며,
   상기 프론트 쿨링 가이드와 리어 쿨링 가이드는 각각,
   고정자 코어의 원주방향으로 연장 형성되어 상기 복수의 코어 냉각 채널과 오일 유동가능하게 연통되는 가이드 냉각 채널과, 상기 가이드 냉각 채널에서 원주방향의 오일 유동을 차단하는 복수의 격벽을 구비하고,
   상기 프론트 쿨링 가이드의 격벽인 프론트 격벽과 리어 쿨링 가이드의 격벽인 리어 격벽은, 상기 코어 냉각 채널 사이에 형성된 고정자 코어의 비채널 구간에 이웃하도록 가이드 냉각 채널에 위치되되, 상기 고정자 코어의 원주방향으로 교번 배치된 것을 특징으로 하는 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정자 코어의 외주면에 구비된 모든 비채널 구간은 상기 프론트 격벽과 리어 격벽 중 어느 하나가 그 축방향 단부에 이웃하게 된 것을 특징으로 하는 모터.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징은 일측에 관통 형성된 오일 공급홀과 상기 오일 공급홀에 연통된 하우징 냉각 채널을 구비하며, 상기 하우징 냉각 채널은 하우징의 내주면에 원주방향으로 연장되어 상기 복수의 코어 냉각 채널 중 고정자 코어의 상부에 배치된 어퍼 코어 냉각 채널과 연통되는 것을 특징으로 하는 모터.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 하우징 냉각 채널은 하우징의 축방향 중앙에 형성되어 상기 어퍼 코어 냉각 채널의 축방향 중앙에 연통되는 것을 특징으로 하는 모터.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 각 쿨링 가이드는 상기 가이드 냉각 채널과 연통되게 형성되어 상기 가이드 냉각 채널에 유입된 오일을 고정자 코일의 엔드 코일부로 분사하는 복수의 분사홀을 더 구비하며, 상기 복수의 분사홀은 각 쿨링 가이드의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 복수의 격벽은 상기 각 쿨링 가이드의 측부 및 하부에 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 복수의 분사홀은 상기 엔드 코일부를 마주하도록 각 쿨링 가이드에 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 프론트 쿨링 가이드와 리어 쿨링 가이드는 한쪽 단부가 고정자 코어의 전단면과 후단면에 각각 이웃하도록 형성되어 상기 고정자 코어 및 하우징과 함께 가이드 냉각 채널을 폐공간 형태로 둘러싸게 된 것을 특징으로 하는 모터.
   
9. 전방부에 프론트 쿨링 가이드가 구비되고 후방부에 리어 쿨링 가이드가 구비된, 하우징;
   상기 하우징의 내측에 압입 장착되는 고정자 코어와 상기 고정자 코어에 장착된 고정자 코일로 구성된, 고정자;
   상기 고정자 코어의 외주면에 축방향으로 연장 형성되어 원주방향으로 이격 배치되는, 복수의 코어 냉각 채널;을 포함하며,
   상기 프론트 쿨링 가이드와 리어 쿨링 가이드는 각각,
   고정자 코어의 원주방향으로 연장 형성되어 상기 복수의 코어 냉각 채널과 오일 유동가능하게 연통되는 가이드 냉각 채널, 및 상기 가이드 냉각 채널과 연통되게 형성되어 상기 가이드 냉각 채널에 유입된 오일을 고정자 코일의 엔드 코일부로 분사하는 복수의 분사홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 프론트 쿨링 가이드와 리어 쿨링 가이드는 한쪽 단부가 고정자 코어의 전단면과 후단면에 각각 이웃하도록 형성되어 상기 고정자 코어 및 하우징과 함께 가이드 냉각 채널을 폐공간 형태로 둘러싸게 된 것을 특징으로 하는 모터.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 하우징은 일측에 관통 형성된 오일 공급홀과 상기 오일 공급홀에 연통된 하우징 냉각 채널을 구비하며, 상기 하우징 냉각 채널은 상기 복수의 코어 냉각 채널과 직접 연통되도록 하우징의 내주면에 원주방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 하우징 냉각 채널은 하우징의 축방향 중앙에 형성되어 상기 복수의 코어 냉각 채널의 축방향 중앙에 연통되는 것을 특징으로 하는 모터.
    
13. 청구항 9에 있어서,
    상기 분사홀은 상기 엔드 코일부를 마주하도록 각 쿨링 가이드에 형성된 것을 특징으로 하는 모터.

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