KR20240036189A - 냉각유로를 갖는 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 회전자와 고정자를 포함하고, 상기 회전자는, 복수 개의 코어부로 분할된 구성을 가지며, 상기 복수 개의 코어부가 회전축상에 축방향을 따라 배치되고, 상기 각 코어부에 냉각유체가 통과하는 코어 유로가 형성된 회전자 코어; 및 상기 분할된 두 코어부의 사이에 삽입되어 양면이 상기 두 코어부에 접합되는 쿨링 플레이트를 포함하며, 상기 두 코어부 중 적어도 하나와 상기 쿨링 플레이트 사이에는, 상기 회전축의 냉각유로에서 공급되는 냉각유체를 상기 두 코어부의 코어 유로로 분배하는 분배유로가 구비된 모터에 관한 것이다.

Description

냉각유로를 갖는 모터{MOTOR HAVING COOLING FLOW PATH}

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전자에 냉각유체가 통과할 수 있는 냉각유로를 가지면서 상기 냉각유로를 통과하는 냉각유체에 의해 회전자와 고정자가 모두 냉각될 수 있는 모터에 관한 것이다.

알려진 바와 같이 친환경 자동차인 배터리 전기자동차와 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차는 모두 모터로 주행하는 넓은 의미의 전기자동차이다. 친환경 자동차는 차량을 구동하는 구동원인 모터와, 고전압 전원으로부터의 직류(DC) 전류를 교류(AC) 전류로 변환하여 모터에 인가함으로써 모터를 구동 및 제어하는 인버터를 탑재하고 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 부분이 열 손실이다. 따라서, 지속적으로 요구되는 모터의 소형화와 고출력화, 고효율화를 충족하기 위해 안정적인 열관리 시스템을 구비하는 것이 필수적이다.

모터의 구동시에는 코일 등에서 다량의 열이 발생하므로 코일 등의 주요 부품에 대한 냉각은 필수적이고, 오늘날 차량의 구동모터로 널리 이용되고 있는 매입형 영구자석 동기모터(IPMSM)의 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.

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

모터를 위한 열관리 시스템, 특히 모터 냉각 시스템은 냉각제에 따라 공기를 이용하는 공냉식, 냉각수를 이용하는 수냉식, 그리고 오일을 이용하는 유냉식으로 분류할 수 있고, 분사 방식에 따라서는 모터 회전을 이용하는 비산식과 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump, EOP)를 이용하는 압송식으로 분류할 수 있다.

또한, 모터 냉각 시스템은 직접 냉각 방식과 간접 냉각 방식으로도 분류할 수 있는데, 근래에는 높은 냉각 성능의 요구로 인해 냉각 효율이 높은 오일 직접 냉각 방식이 널리 이용되고 있다.

한편, 최근에는 모터의 하우징이나 회전자 코어, 고정자 코어 등 부품에 냉각유체가 통과할 수 있는 냉각유로를 구성하고, 모터에 공급된 냉각유체(오일 등)가 상기 냉각유로를 통과하는 동안 해당 부품을 냉각하도록 하고 있다.

예를 들면, 회전자 코어를 관통하도록 홀을 형성하여 냉각유로를 구성할 수 있고, 모터에 공급된 오일이 상기 냉각유로를 통과하는 동안 회전자 코어를 냉각하도록 할 수 있다.

하지만, 냉각유로를 구성하기 위해 회전축에 일체로 고정된 회전자 코어를 관통하는 홀들을 형성해야 하는데, 회전축을 중심으로 축방향과 반경방향으로 연장된 복잡한 냉각유로를 구성하기 위해 회전자 코어에 많은 홀들을 형성해야 한다.

이때 충분한 냉각유체를 공급할 수 있는 냉각유로를 구성하기 위해 회전자 코어에 많은 홀들을 관통하여 형성할 경우 회전자 코어의 강도가 크게 저하될 수 있다.

또한, 회전자 코어의 필요한 강도를 확보하기 위해 특정 부위의 두께 등을 증대시킬 수 있는데, 이 경우 토크 누설 등과 같이 성능 측면에서 불리해지는 문제가 나타날 수 있다.

또한, 종래의 회전자 냉각 구조에 따르면, 회전자와 더불어, 고정자 코일 중 고정자 좌우 양단부에 노출된 코일 부분인 엔드 코일부에도 오일을 공급하여 냉각하는 것이 가능하다. 하지만 고정자 심부(축방향 기준 중심 부분)의 냉각 효과는 제공할 수 없다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 회전자 코어에 복잡한 냉각유로를 구성하기 위한 홀들을 다수 형성할 필요 없이 회전자 코어에 충분한 냉각유체를 공급할 수 있는 모터를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 회전자 코어의 내부를 관통하는 많은 홀들로 인한 강도 저하의 문제 없이 필요한 회전자 코어의 강도를 확보 및 유지할 수 있고, 전자기 성능의 저하 없이 회전자와 고정자를 모두 냉각할 수 있는 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 회전자와 고정자를 포함하고, 상기 회전자는, 복수 개의 코어부로 분할된 구성을 가지며, 상기 복수 개의 코어부가 회전축상에 축방향을 따라 배치되고, 상기 각 코어부에 냉각유체가 통과하는 코어 유로가 형성된 회전자 코어; 및 상기 분할된 두 코어부의 사이에 삽입되어 양면이 상기 두 코어부에 접합되는 쿨링 플레이트를 포함하며, 상기 두 코어부 중 적어도 하나와 상기 쿨링 플레이트 사이에는, 회전축의 냉각유로에서 공급되는 냉각유체를 상기 두 코어부의 코어 유로로 분배하는 분배유로가 구비된 모터를 제공한다.

이로써 본 발명에 따른 냉각유로를 가지는 모터에서는 냉각유체에 의한 냉각을 통해 코어 및 영구자석 등 회전자 부품의 온도는 물론, 코어 및 코일 등 고정자 부품의 온도를 모두 낮출 수 있고, 궁극적으로 모터의 출력 성능 및 내구성이 향상될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터를 도시한 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 회전축과 회전자의 조립상태를 도시한 측면도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 회전축과 쿨링 플레이트가 조립된 상태의 사시도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 사용될 수 있는 쿨링 플레이트의 사시도이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에서 유로홈이 형성된 쿨링 플레이트의 각 면을 나타낸 정면도이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 쿨링 플레이트와 회전자 코어가 접합된 상태의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 회전자의 엔드 플레이트측에 형성된 배출유로를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예로서 분배홀 없이 연결유로와 환형 유로만으로 제1 분배유로가 구성된 실시예를 나타내는 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 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 의해 발명이 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 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 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. 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.

본 발명은 냉각유체가 통과할 수 있는 냉각유로를 가지는 모터에 관한 것으로, 회전자 코어에 냉각유로를 구성하기 위한 복잡한 홀들을 다수 관통하여 형성하지 않더라도 회전자 코어에 충분한 냉각유체를 공급할 수 있는 모터에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 회전자 코어의 내부를 관통하는 홀을 최소화하여 다수의 홀들로 인한 강도 저하의 문제 없이 회전자 코어의 필요한 강도를 확보 및 유지할 수 있고, 전자기 성능의 저하 없이 회전자와 고정자를 모두 냉각할 수 있는 모터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 모터는 차량용 모터일 수 있고, 구체적으로 차량을 구동하는 구동모터일 수 있다. 더 구체적으로, 본 발명에 따른 모터는 고정자 코어에 코일이 권선되고 회전자 코어에 영구자석이 설치된 모터일 수 있고, 예로서 회전자 코어에 영구자석이 매입된 동기모터, 즉 매입형 영구자석 동기모터(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터를 도시한 종단면도로서, 도시된 모터(1)는 고정자(60)에 코일이 권선되고 회전자(30)에 영구자석이 설치된 영구자석 동기모터일 수 있다.

도 1에서 모터(1)의 하우징(10)에 대해서는 단면 형상이나 구조 등을 상세히 나타내지 않고 개략적으로만 도시하였으며, 모터(1)에서 하우징(10)의 내부에 구성 내지 조립되는 회로요소나 부품, 구조물 등에 대해서도 도 1에서는 상세한 예시를 생략하고 개략적으로만 도시하였음을 밝혀둔다.

이하의 설명에서 '축방향'은 모터(1)의 회전축(20)이 연장된 방향, 즉 회전축의 중심 축선(회전축을 따르는 축방향의 중심선) 방향 및 길이방향을 의미한다. 나아가 '축방향은' 회전축(20)의 중심 축선 방향과 평행한 방향도 포함하는 것으로 정의한다. 또한, '반경방향'은 모터(1)의 회전축(20)을 중심으로 하는 반경방향을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 모터(1)는 도 1에 상세히 예시하지는 않았으나 회전자 코어(31)의 내부에 영구자석(미도시)을 매입한 매입형 영구자석 동기모터의 구성을 가질 수 있으며, 회전축(20)의 내부를 통해 공급된 냉각유체를 회전자(30)와 고정자(60)에 공급할 수 있는 냉각유로를 가진다.

구성을 살펴보면, 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터(1)는, 영구자석이 설치되고 냉각유로를 구비한 회전자(rotor)(30), 코일이 권선되고 상기 회전자와의 사이에 공극(S)을 가지도록 배치된 고정자(stator)(60), 상기 고정자(60)와 회전자(30)를 둘러싸도록 배치된 하우징(10), 그리고 상기 회전자(30)가 일체로 회전하도록 고정된 회전축(20)을 포함한다.

상기 고정자(60)는 고정자 코어(61), 및 이 고정자 코어(61)에 권선된 코일을 포함한다. 이러한 고정자(60)에서는 고정자 코어(61)의 내측면에 원주방향을 따라 전 둘레에 걸쳐 티스(teeth)부들이 일정 간격으로 형성되고, 이웃한 티스부 사이마다 슬롯(slot)이 각각 형성된다.

또한, 티스부에 코일이 권선되는데, 코일이 슬롯을 통해 티스부에 권선되므로, 고정자 코어(61)에서 코일은 티스부에 권선된 상태로 슬롯의 내부에 수납되어 있게 되고, 고정자 코어(61)의 축방향 양단부에는 노출된 코일 부분인 엔드 코일부(62)가 위치된다.

하우징(10) 내에서 회전축(20) 및 회전자(30)는 고정자(60) 내측으로 배치되고, 회전자 코어(31), 및 이 회전자 코어(31)에 설치된 영구자석(도 6a에서 도면부호 '36'임)을 포함한다. 상기 회전자 코어(31)는 외주면이 고정자 코어(61)의 내주면과 일정 공극(S)을 가지도록 배치되고, 이때 고정자 코어(61)는 하우징(10)의 내측면에 고정되도록 배치된다.

상기 회전자 코어(31)는 공지된 바와 같이 자성체인 전기강판들이 적층되어서 구성될 수 있다. 또한, 회전자 코어(31)에는 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치되도록 삽입홀들이 형성되고, 각 삽입홀에 영구자석(36)이 삽입되어 설치된다(도 6a 참조).

또한, 회전자 코어(31)의 중심부에 회전축(20)이 통과하도록 된 센터홀(31a)이 형성될 수 있고, 이 센터홀(31a)을 통해 회전자 코어(31)가 회전축(20)에 조립될 수 있다.

상기 전기강판의 적층체인 회전자 코어(31)는 회전축(20)에 일체로 회전될 수 있게 고정되는데, 회전자 코어(31)에서 전기강판이 적층되는 방향은 축방향이며, 이러한 회전자 코어가 회전축에 고정되는 방법은 공지의 방법이 적용될 수 있다.

예컨대, 회전자 코어(31)는 회전축(20)의 외주상에 압입 방식에 의해 고정될 수 있고, 또는 회전축(20)상에서 회전자 코어(31)의 축방향 양단 면을 너트로 가압하여 고정하는 너트 체결 방식에 의해 고정될 수 있다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 회전자 코어(31)의 축방향 양단부에는 엔드 플레이트(50)가 적층되도록 배치될 수 있는데, 각 엔드 플레이트(50)의 중심부에는 모터(1)의 회전축(20)이 통과할 수 있는 센터홀(51a)이 형성된다. 이에 모터(1)의 회전축(20)이 센터홀(51a)을 통과한 상태가 되도록 각 엔드 플레이트(50)가 회전축(20)의 외주상에 조립될 수 있다.

또한, 2개의 엔드 플레이트(50)가 회전자 코어(31)의 축방향 양단부에 접합되도록 회전축(20)의 외주상에 조립된 상태일 때, 각 엔드 플레이트(50)를 바깥쪽에서, 즉 회전자 코어(31)의 반대쪽에서 각각 가압하도록 미도시된 너트부재를 두 엔드 플레이트 바깥쪽의 회전축(20)상에 나사 체결한다.

한편, 회전축(20)의 내부에는 축방향을 따르는 냉각유로가 형성되는데, 회전축(20)의 냉각유로는 회전축의 중공 내부 공간일 수 있다. 즉, 상기 모터(1)의 회전축(20)은 중공축일 수 있고, 이러한 중공축의 중공 내부 공간이 냉각유체가 공급되어 흐를 수 있는 회전축의 냉각유로일 수 있는 것이다.

본 발명에서 냉각유체는 전동식 오일펌프에 의해 압송되어 순환하는 오일일 수 있고, 이때 오일이 감속기를 거친 뒤 모터(1)의 회전축(20) 일단부에 마련된 입구부를 통해 회전축(20)의 냉각유로인 중공 내부 공간으로 유입되도록 할 수 있다. 상기 회전축(20)의 중공 내부 공간으로 유입된 오일은 후술하는 쿨링 플레이트(40)를 통해 회전자(30) 및 고정자(60)로 분배된다.

도 1을 참조하면, 회전자(30)에서 대략 축방향의 중간 위치에 쿨링 플레이트(40)가 배치되고 있으며, 회전자 코어(31)를 구성하는 전기강판들 중 축방향 중간 위치의 두 전기강판 사이에 상기 쿨링 플레이트(40)가 개재된 상태로 조립될 수 있다.

상기 쿨링 플레이트(40)의 중심부에는 회전축(20)이 통과할 수 있는 센터홀(41a)이 형성되는데, 이에, 회전자 코어와 마찬가지로, 센터홀(41a)에 모터(1)의 회전축(20)이 통과하는 상태가 되도록 회전축(20)의 외주상에 상기 쿨링 플레이트(40)가 조립될 수 있다.

본 발명에서 회전자 코어(31)는 회전축(20)상에서 쿨링 플레이트(40)를 사이에 두고 있는 두 개의 적층체로 나누어진 구성을 가진다. 즉, 회전자(30)의 회전자 코어(31)가 상기 쿨링 플레이트(40)를 기준으로 2개의 코어부(32,34)로 분할된 구성을 가지는 것이며, 이때 각 코어부는 상술한 바와 같이 전기강판들이 적층되어서 구성된다.

본 발명에서 2개의 적층체, 즉 전기강판이 적층된 2개의 코어부(32,34)를 각각 제작한 뒤, 상기 2개의 코어부(32,34) 사이에 쿨링 플레이트(40)가 배치되도록 회전축(20)상에 코어부(32,34) 및 쿨링 플레이트(40)를 조립한다.

도 1을 참조하면, 회전자 코어(31)에서 대략 축방향 중심 위치에 쿨링 플레이트(40)가 배치된 것을 볼 수 있으며, 회전축(20)의 냉각유로인 중공 내부 공간으로 공급된 냉각유체는, 이후 회전축(20)에 형성된 통공(22)을 지난 뒤, 회전자(30)의 축방향 중심 위치에 설치된 쿨링 플레이트(40)측 냉각유로(후술하는 분배유로임)를 통해 회전자 코어(31)의 심부(축방향 기준 중심 부분)로 공급된다.

또한, 쿨링 플레이트(40)를 통해 회전자 코어(31)의 심부로 공급된 냉각유체는, 이후 회전자 코어(31)의 냉각유로(후술하는 코어 유로임, 33,35)를 따라 엔드 플레이트(50)까지 축방향으로 이동한 뒤, 엔드 플레이트(50)에서 반경방향으로 연장된 배출유로(도 7에서 도면부호 '50'임)를 통해 고정자(60)측의 엔드 코일부(62)로 방출되어 비산되고, 이때 비산되는 냉각유체가 엔드 코일부(62)를 냉각하게 된다.

본 발명에서 쿨링 플레이트(40)측 냉각유로는 회전축(20)의 냉각유로로부터 공급된 냉각유체를 두 코어부(32,34)로 흐를 수 있게 회전자 코어(31)의 심부 위치에서 양방향으로 분배하며, 회전자 코어(31)의 심부 위치에서 양방향으로 분배된 냉각유체는 두 코어부(32,34)의 냉각유로(33,35)를 따라 회전자 코어(31)의 양단부를 향해 축방향으로 흐르게 된다.

이렇게 두 코어부(32,34)의 냉각유로(33,35)를 통과하는 동안 냉각유체는 회전자 코어(31) 및 영구자석(도 6a에서 도면부호 '36'임) 등의 회전자 부품들을 냉각하게 된다.

또한, 본 발명에서 회전축(20)의 냉각유로로부터 쿨링 플레이트(40)로 공급된 냉각유체 중 일부는 쿨링 플레이트(40)측의 별도 냉각유로를 통해 반경방향으로 이동하며, 이렇게 반경방향으로 이동한 냉각유체가 회전자(30)와 고정자(60) 사이의 공극(S)으로 공급된다. 이렇게 공극(S)으로 공급된 냉각유체는 고정자(60)를 냉각하게 된다.

이와 같이 본 발명에서 쿨링 플레이트는 냉각유로를 제공하기 위한 것으로, 이하에서는 쿨링 플레이트가 제공하는 냉각유로에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 회전축(20)과 회전자(30)의 조립상태를 도시한 측면도이고, 도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 회전축(20)과 쿨링 플레이트(40)가 조립된 상태의 사시도이다. 도 3a 및 도 3b에서 쿨링 플레이트(40)의 양면에 접합되도록 회전축(20)상에 조립되는 회전자 코어, 즉 상기 2개의 코어부에 대해서는 도시를 생략하였다.

도시된 바와 같이, 쿨링 플레이트(40)는 원형으로 제작된 정해진 두께의 플레이트일 수 있고, 전술한 바와 같이 모터(1)의 회전축(20)상에서 회전자 코어(31)를 구성하는 이웃한 두 전기강판 사이에 삽입된 상태가 되도록 적층된다.

이때 전술한 바와 같이 쿨링 플레이트(40)는 그 양면이 상기 분할된 두 코어부(32,34)의 전기강판에 접합된 상태로 적층되는데, 쿨링 플레이트(40)의 각 면 전체가 전기강판의 표면에 완전 밀착된 상태가 되도록 접합될 수 있다.

또한, 쿨링 플레이트(40)의 직경은 도 2에 나타낸 바와 같이 회전자 코어(31)의 외경, 즉 회전자 코어(31)를 구성하고 있는 전기강판의 직경에 비해 작거나 같은 크기를 가질 수 있다. 또한, 쿨링 플레이트(40)는 비자성체 재료로 제작될 수 있으며, 예컨대 알루미늄과 같은 비철 금속이나 합성수지로 제작될 수 있다.

이하의 설명에서는 쿨링 플레이트(40)의 양면 중 한쪽 면(42)을 '제1 면', 상기 쿨링 플레이트(40)의 양면 중 나머지 한쪽 면(48)을 '제2 면'이라 칭하기로 한다. 도 3a는 쿨링 플레이트(40)의 양면 중 제1 면(42)이 보이도록 도시한 사시도이고, 도 3b는 쿨링 플레이트(40)의 양면 중 제2 면(48)이 보이도록 도시한 사시도이다.

상기 쿨링 플레이트(40)가 회전축(20)에 조립된 상태일 때, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)은 회전자 코어(31)의 코어부(적층체)(32,34) 2개 중 하나의 축방향 끝면(즉, 맨 마지막 강판의 표면)과 접합된 상태가 된다. 또한, 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)은 상기 코어부(적층체) 2개 중 나머지 다른 하나의 축방향 끝면(즉, 맨 마지막 강판의 표면)과 접합된 상태가 된다.

도 3a 및 도 3b에서 도면부호 '41b'는 쿨링 플레이트(40)에서 센터홀(41a)의 내측단에 돌출되도록 형성된 돌기를 나타내고, 도면부호 '21'은 회전축(20)의 외주면에 축방향을 따라 길게 형성된 요홈을 나타낸다.

쿨링 플레이트(40)가 회전축(20)의 외주상에 조립될 때 회전축이 통과하도록 된 센터홀(41a) 내측단의 돌기(41b)가 상기 회전축(20)의 요홈(21)에 삽입되도록 조립됨으로써, 상기 돌기(41b) 및 요홈(21) 간의 결합 구조에 의해 쿨링 플레이트(40)가 회전축(20)에 고정될 수 있고, 쿨링 플레이트(40)가 회전축(20)과 일체로 회전될 수 있다.

이러한 구성에서 상기 요홈(21)은 회전축(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 정해진 간격을 두고 나란하게 배치되도록 복수 개가 형성될 수 있고, 마찬가지로 쿨링 플레이트(40)의 돌기(41b) 또한 센터홀(41a)의 내측단에서 원주방향을 따라 정해진 간격의 요홈 대응 위치마다 하나씩 배치되도록 복수 개가 형성될 수 있다.

또한, 회전자 코어(31)가 회전축(20)에 고정되도록 하기 위해, 상기 쿨링 플레이트(40)와 마찬가지로, 회전자 코어(31)의 중심부에서 회전축(20)이 통과하도록 된 센터홀(31a)의 내측단에 돌기(미도시)를 형성하고, 상기 돌기가 상기 요홈(21)에 삽입되도록 회전자 코어(31)를 회전축(20)상에 조립한다.

이로써 회전자 코어(31)가 상기 돌기(미도시) 및 요홈(21) 간 결합 구조에 의해 회전축(20)과 항상 일체로 회전될 수 있게 된다. 그리고, 상기 회전자 코어(31)의 돌기 또한 센터홀(31a)의 내측단에서 원주방향을 따라 정해진 간격의 요홈 대응 위치마다 하나씩 배치되도록 복수 개가 형성될 수 있다.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 사용될 수 있는 쿨링 플레이트(40)의 사시도이고, 도 5a와 도 5b는 본 발명에서 유로홈(42a,48a)이 형성된 쿨링 플레이트(40)의 각 면을 나타낸 정면도이다.

도 5a는 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)을, 도 5b는 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)을 나타내고 있으며, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)과 제2 면(48)에 각각 형성된 유로홈(42a,48a)을 보여주고 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모터(1)는 냉각유체가 통과하도록 회전자(30)에 구비되는 냉각유로를 포함하고, 상기 냉각유로는 회전자(30)에서 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31) 사이에 구성되는 분배유로(44,48), 및 회전자 코어(31)에 축방향을 따라 연장되도록 구비되어 상기 분배유로(44)에 연결되는 코어 유로(33,35)를 포함한다.

여기서, 냉각유체가 흐를 수 있는 회전자 코어의 냉각유로인 코어 유로에 대해 먼저 설명하면, 코어 유로(33,35)는 회전자 코어(31)를 구성하는 각 전기강판에 형성된 홀에 의해 구성된다.

즉, 전체 전기강판마다 동일한 위치에 홀을 관통하여 형성하고, 회전자 코어(31)(제1 코어부와 제2 코어부)를 구성하도록 전체 전기강판들을 적층하여 조립하면, 전기강판들이 적층된 상태에서 전체 전기강판의 홀들이 서로 연결되면서 회전자 코어(31)를 따라 냉각유체가 흐를 수 있는 유로, 즉 코어 유로(33,35)가 구성될 수 있다.

본 발명에서 코어 유로(33,35)는 쿨링 플레이트(40)를 사이에 두고 조립되는 회전자 코어(31)의 두 코어부, 즉 제1 코어부(32)와 제2 코어부(34)에 모두 형성되고, 제1 코어부(32)를 구성하는 전기강판, 및 제2 코어부(34)를 구성하는 전기강판마다 모두 동일한 위치에 상기 홀들을 관통 형성한다.

이에 전기강판들이 적층되어서 각 코어부를 구성한 상태일 때, 상기 전기강판의 홀들이 해당 코어부(32,34)에서 축방향을 따라 직선으로 길게 연장된 코어 유로(33,35)를 구성하게 된다.

또한, 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)의 일단부와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)의 일단부가 모두 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31) 사이에 구성되는 분배유로(제1 분배유로, 44)에 연결된다.

이때 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)의 타단부와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)의 타단부는 각각 해당 코어부의 단부에 접합된 엔드 플레이트(50)의 배출유로(도 7에서 도면부호 '50'임)와 유체 이동이 가능하도록 연통된다.

이와 같이 코어 유로(33,35)는 회전자 코어(31)의 제1 코어부(32)와 제2 코어부(34)를 관통하도록 형성된 유로이며, 각각 해당 코어부에서 축방향을 따라 연장되도록 형성된 유로이다.

또한, 모터(1)의 회전축(20)에 회전자 코어(31)와 쿨링 플레이트(40), 엔드 플레이트(50)가 모두 조립된 상태일 때, 상기 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)가 모두 쿨링 플레이트(40)측 분배유로(44)와 엔드 플레이트(50)측 배출유로(53) 사이를 유체 이동이 가능하도록 연결하는 유로가 된다.

본 발명에서 회전자 코어(31)에 원주방향을 따라 정해진 간격을 두고 배치되는 복수 개의 코어 유로(33,35)가 형성될 수 있다. 이때 복수 개의 코어 유로(33,35)가 회전자 코어(31)에서 각각 축방향을 따라 연장되도록 형성되며, 서로 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 각 코어 유로(33,35)는 모두 적층되는 전기강판의 홀들이 연결되어서 구성되는 것이다.

상기 회전자(30)에서 분배유로(44,48)는 모터(1)의 회전축(20)으로부터 냉각유체를 공급받을 수 있도록 구성된다. 전술한 바와 같이 모터(1)로 공급된 냉각유체는 회전축(20)의 냉각유로인 중공 내부 공간에서 흐르게 되는데, 상기 회전축(20)의 중공 내부 공간 내 냉각유체는 이후 회전자(30)의 분배유로(44)에 유입된 후 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)로 분배되어 흐르게 된다.

또한, 상기 회전자(30)에서 분배유로(44,49)는 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42) 및 제2 면(48)에 형성된 유로홈(42a,48a)에 의해 구성되는 유로이다. 즉, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42) 및 제2 면(48)에 회전자 코어(31)의 면이 접합된 상태에서 상기 제1 면(42) 및 제2 면(48)의 유로홈(42a,48a)과 회전자 코어(31)의 면에 의해 구성되는 유로이다.

상기 쿨링 플레이트(40)에서 유로홈(42a,48a)이 형성된 면(42,48)에 회전자 코어(31)의 면이 접합되면 유로홈(42a,48a)을 회전자 코어(31)의 면이 덮게 되면서 상기 유로홈(42a,48a)을 따르는 유로, 즉 상기 유로홈(42a,48a)의 경로를 따라 냉각유체가 흐를 수 있는 분배유로(44,49)가 구성될 수 있다.

상기와 같이 회전자(30)의 냉각유로 중 회전자 코어(31)와 쿨링 플레이트(40)에 의해 형성되는 분배유로는, 회전축(20)의 냉각유로로부터 유입된 냉각유체를 회전자 코어(31)의 코어 유로(33,35)로 분배하는 제1 분배유로(44)를 포함한다.

이에 더하여 상기 회전자(30)의 분배유로는, 회전축(20)의 냉각유로로부터 유입된 냉각유체를 회전자(30)와 고정자(60) 사이의 공극(S)으로 공급하는 제2 분배유로(49)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 분배유로(44)와 제2 분배유로(49)는 모두 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)가 접합된 상태에서 쿨링 플레이트(40)의 유로홈(42a,48a)과 회전자 코어(31)의 접합면에 의해 구성되는 유로이다.

즉, 제1 분배유로(44)는 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 형성된 유로홈(42a)과 회전자 코어(31)의 접합면에 의해 구성되는 유로이고, 제2 분배유로(49)는 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)에 형성된 유로홈(48a)과 회전자 코어(31)의 접합면에 의해 구성되는 유로이다.

도 5a를 참조하면, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 형성된 유로홈(42a)이 도시되어 있고, 도 5b를 참조하면 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)에 형성된 유로홈(48a)이 도시되어 있다.

도 5a에 도시된 유로홈(42a)이 회전자 코어(31)로 냉각유체를 분배하는 제1 분배유로(44)를 구성하며, 도 5b에 도시된 유로홈(48a)이 회전자(30)와 고정자(60) 사이의 공극(S)으로 냉각유체를 분배하는 제2 분배유로(49)를 구성하게 된다.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)가 접합된 상태의 사시도로서, 각 도면에서 쿨링 플레이트(40)의 양면에 접합된 회전자 코어(31)의 코어부 2개 중 하나는 도시를 생략하였다.

도 6a를 참조하면, 쿨링 플레이트(40)와 제2 코어부(34)가 접합된 상태를 볼 수 있고, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 제1 분배유로(도 5a에서 도면부호 '44'임)를 구성하는 유로홈(도 5a에서 도면부호 '42a'임)이 형성된 것을 볼 수 있다.

도 6a에서는 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 접합된 상태에서 제1 분배유로(도 5a에서 도면부호 '44'임)를 구성하는 제1 코어부(도 2 및 도 6b에서 도면부호 '32'임)에 대해서 도시를 생략하였다.

도 6a에 나타낸 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 미도시된 제1 코어부(32)가 접합되면, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 형성된 유로홈(도 5a에서 도면부호 '42a'임)이 제1 코어부(32)의 접합면과 함께 제1 분배유로(44)를 구성하게 된다.

도 6a에는 냉각유체가 모터의 회전축(20)으로부터 제1 분배유로를 통해 회전자 코어(31)의 냉각유로인 코어 유로(35)로 흐르는 유동 경로가 화살표로 도시되어 있다.

도 6b를 참조하면, 쿨링 플레이트(40)와 제1 코어부(32)가 접합된 상태를 볼 수 있고, 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)에는 제2 분배유로(49)를 구성하는 유로홈(48a)이 형성된 것을 볼 수 있다. 상기 제2 분배유로(49)를 구성하는 유로홈(48a)은 도 6b에 나타낸 바와 같이 반경방향으로 길게 연장된 직선 형상의 홈일 수 있다.

도 6b에서는 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)에 접합된 상태에서 제2 분배유로(49)를 구성하는 제2 코어부(도 2 및 도 6a에서 도면부호 '34'임)에 대해서 도시를 생략하였다.

도 6b에 나타낸 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)에 미도시된 제2 코어부(도 2 및 도 6a에서 도면부호 '34'임)가 접합되면, 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)에 형성된 유로홈(48a)이 제2 코어부(34)의 접합면과 함께 제2 분배유로(49)를 구성하게 된다. 이때 제2 분배유로(49)는 반경방향으로 길게 연장된 직선형 유로일 수 있다.

도 6b에는 모터의 회전축(20)으로부터 제2 분배유로(49)를 따라 회전자(도 1에서 도면부호 '30'임)와 고정자(도 1에서 도면부호 '60'임) 사이의 공극(도 1에서 도면부호 'S'임)을 향해 반경방향으로 흐르는 냉각유체의 유동 경로가 화살표로 도시되어 있다.

또한, 도 3a와 도 3b, 도 6a와 도 6b에 나타낸 바와 같이, 모터(1)의 회전축(20)에는 쿨링 플레이트(40)가 설치된 위치에 통공(22)이 형성된다. 상기 통공(22)은 회전축(20)을 관통하도록 형성된 홀로서, 회전축(20)의 냉각유로인 중공 내부 공간과 회전축(20) 외부 공간(분배유로 공간임) 사이를 연통시키는 홀이다. 상기 통공(22)은 회전축(20)의 중공 내부 공간으로부터 외부 공간으로 냉각유체를 통과시킬 수 있게 형성된다.

상기 회전축(20)의 통공(22)에는 회전자(30)의 냉각유로 중 분배유로, 즉 쿨링 플레이트(40)의 유로홈(42a,48a)과 회전자 코어(31)의 접합면에 의해 구성되는 제1 분배유로(44) 및 제2 분배유로(49)의 일단부가 연결된다.

본 발명의 실시예에서 회전축(20)에 원주방향을 따라 정해진 간격을 두고 배치되는 복수 개의 통공(22)이 형성될 수 있다. 이때 제1 분배유로(44)의 일단부가 연결되는 통공(22)들과, 제2 분배유로(49)의 일단부가 연결되는 통공(22)들이 회전축(20)에서 서로 다른 위치에 각각 형성되는 별개의 통공일 수 있다.

그리고, 전술한 바와 같이, 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)가 접합된 상태에서, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 형성된 유로홈(42a)은 회전자 코어(31)의 접합면과 함께 제1 분배유로(44)를 구성하게 되는데, 상기 제1 분배유로(44)는 쿨링 플레이트(40)에서 센터홀(41a) 내측단의 회전축 통공 대응 위치로부터 회전자 코어(31)의 코어 유로(33,35)(적층된 전기강판의 홀) 대응 위치까지 길게 연장되도록 형성된다.

본 발명의 실시에에서 제1 분배유로(44)는 연결유로(45)와 환형 유로(46), 분배홀(47)을 포함하여 구성될 수 있고, 이중에서 연결유로(45)와 환형 유로(46)는 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 형성된 유로홈(42a)과 이를 덮는 회전자 코어(31)의 접합면에 의해 형성되는 유로이다. 다만, 상기 분배홀(47)은 쿨링 플레이트(40)를 관통하도록 형성된다.

상기 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)(제1 코어부) 사이에서 연결유로(45)의 일단부는, 회전축(20)의 냉각유로로부터 통공(22)을 통해 냉각유체가 유입되는 제1 분배유로(44)의 입구가 되는 부분으로, 이는 회전축(20)의 통공(22)과 연통될 수 있도록 쿨링 플레이트(40)에서 센터홀(41a) 내측단의 회전축 통공 대응 위치에 형성된다.

또한, 상기 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)(제1 코어부) 사이에서 연결유로(45)의 타단부는 환형 유로(46)에 연결된다. 이로써 연결유로(45)는 회전축(20)의 통공(22)과 환형 유로(46) 사이를 연결하는 유로가 되며, 통공(22)을 통해 회전축(20)에서 공급된 냉각유체가 환형 유로(46)로 흐를 수 있게 안내한다.

그리고, 상기 연결유로(45)는 복수 개가 형성될 수 있는데, 회전축(20)의 통공에 하나씩의 연결유로(45)가 환형 유로(46)와의 사이를 연결하도록 구비될 수 있다. 이때 각 연결유로(45)는 쿨링 플레이트(40)의 센터홀(41a) 내측단 위치로부터 환형 유로(46)까지 반경방향으로 길게 연장되도록 형성될 수 있다.

상기 환형 유로(46)는 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)(제1 코어부) 사이에서 센터홀(41a) 주위를 따라 원형으로 형성될 수 있고, 이때 쿨링 플레이트(40)의 중심을 원의 중심으로 하는 원형 경로를 따라 길게 연장되도록 형성될 수 있다.

상기 환형 유로(46)는 회전축(20)의 통공(22)을 통해 유입된 냉각유체를 상기 연결유로(45)를 통해 공급받은 후 분배홀(47)을 통해 회전자 코어(31)의 각 코어 유로(33,35)로 공급하는 역할을 하게 된다.

상기 분배홀(47)은 회전자 코어(31)의 각 코어 유로 대응 위치마다 쿨링 플레이트(40)를 관통하도록 형성되는 것으로, 상기 환형 유로(46)의 유로홈(42a)과 상기 두 코어부(32,34)의 코어 유로(33,35)에 적어도 일부가 중첩되도록 형성된다.

이러한 분배홀(47)은 환형 유로(46)의 유로홈(42a)을 따라 흐르는 냉각유체를, 쿨링 플레이트(40)의 양면에 접합된 두 코어부(32,34)의 코어 유로(33,35)를 향해 양방향으로 분배하는 역할을 하게 된다.

본 발명의 실시예에서 상기 분배홀(47)은 회전자 코어(31)의 코어 유로(33,35)와 동일 개수로 복수 개가 형성될 수 있다. 또한, 각 분배홀(47)은 환형 유로(46)과 회전자 코어(31)의 코어 유로(33,35) 사이를 연결할 수 있도록 일방향으로 긴 형상으로 형성될 수 있다.

이때 분배홀(47)의 적어도 일부가 환형 유로(46)의 경로와 중첩되는 위치에 형성되고, 또 다른 일부가 회전자 코어(31)(제1 코어부와 제2 코어부)의 코어 유로(33,35)와 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 이로써 각 분배홀(47)은 환형 유로(46)를 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)에 동시에 연결하는 유로를 제공하게 된다.

상기 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)(전기강판의 홀)와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)(전기강판의 홀)가 회전자 코어(31)의 단면상 동일 위치에 형성될 수 있다.

이 경우, 제1 코어부(32)와 제2 코어부(34)가 쿨링 플레이트(40)를 사이에 두고 조립되었을 때, 제1 코어부(32)의 코어 유로(33,35)와 제2 코어부(34)의 코어 유로(33,35)는 쿨링 플레이트(40)의 분배홀(47)을 사이에 두고 직선으로 연결된 유로 구조를 나타내게 된다.

결국, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 유로홈(42a)을 형성하여, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에만 제1 분배유로(44)의 연결유로(45) 및 환형 유로(46)가 구성되더라도, 쿨링 플레이트(40)의 제1 면(42)에 형성된 연결유로(45) 및 환형 유로(46)를 통과한 냉각유체가 상기 분배홀(47)에서 제1 코어부(32) 및 제2 코어부(34)를 향해 양방향으로 분배되어 흐를 수 있게 된다.

즉, 분배홀(47)에서 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)로 분배되어 흐를 수 있는 것이며, 이에 제1 코어부(32)와 제2 코어부(34)로 냉각유체가 모두 흐르게 되면서 제1 코어부(32)와 제2 코어부(34)를 모두 냉각할 수 있게 된다.

물론, 제1 코어부(32)와 제2 코어부(34)에 모두 복수 개의 코어 유로(33,35)가 형성되므로, 상기 환형 유로(46)를 따라 이동하는 냉각유체가 각 코어 유로 대응 위치마다 형성된 분배홀(47)을 통해 두 코어부(32,34)의 코어 유로(33,35)로 분배될 수 있게 된다.

도 6a를 참조하면, 회전자 코어(31), 즉 제1 코어부(32) 및 제2 코어부(34)의 코어 유로(33,35)가 환형 유로(46)의 반경방향 외측에 위치됨을 알 수 있고, 이때 환형 유로(46)와 코어 유로(33,35)가 반경방향으로 정해진 간격을 두고 이격된 위치에 있게 됨에 따라, 각 분배홀(47)은 환형 유로(46)와 코어 유로(33,35) 양측을 서로 연통시킬 수 있도록 일방향으로 긴 형상으로 형성된 것을 볼 수 있다.

만약, 환형 유로(46)가 코어 유로(33,35)와 중첩되는 위치를 지나는 경로로 형성된다면, 상기 각 분배홀(47)은 코어 유로(33,35)와 중첩되는 위치의 환형 유로(46)에 형성될 수도 있다. 즉, 환형 유로(46)에서 제1 코어부(32) 및 제2 코어부(34)의 코어 유로(33,35)와 만나는(중첩되는) 위치마다 상기 분배홀(47)이 형성될 수 있는 것이다.

그리고, 회전자 코어(31)의 냉각유로인 복수 개의 코어 유로(33,35)는 위의 설명에서 알 수 있듯이 연통된 해당 분배홀(47)을 통해 냉각유체가 공급될 수 있도록 각각의 일단부가 쿨링 플레이트(40)의 분배홀(47)과 중첩되는 위치에 형성되는데, 이때 각 코어 유로(33,35)의 타단부는 엔드 플레이트(50)측에 구성된 배출유로(53)에 냉각유체가 흐를 수 있게 연통된다.

이로써 상기 각 분배홀(47)에서 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)로 분배된 냉각유체는 제1 코어부(32)의 단부에 접합된 엔드 플레이트(50)측의 배출유로(53)를 통해 회전자(30)의 외부로 방출될 수 있고, 상기 각 분배홀(47)에서 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)로 분배된 냉각유체는 제2 코어부(34)의 단부에 접합된 엔드 플레이트(50)측의 배출유로(53)를 통해 회전자(30)의 외부로 방출될 수 있다.

상기 냉각유체는 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)를 따라 흐르면서 회전자 코어(31) 및 영구자석(36) 등의 회전자 부품을 냉각하며, 이후 엔드 플레이트(50)와 회전자 코어(31) 사이에 구성된 배출유로(53)를 통해 회전자(30) 외부로 방출된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모터에서 회전자의 엔드 플레이트(50)측에 형성된 배출유로(53)를 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이, 회전자 코어(31)의 축방향 양단부에 적층되는 두 엔드 플레이트(50)의 경우에도 회전축(20)이 통과하는 센터홀(51a)의 내측단에 돌기(51b)가 형성될 수 있다.

또한, 엔드 플레이트(50)가 회전축(20)상에 조립될 때 엔드 플레이트(50)의 돌기(51b)가 회전축(20)의 요홈(21)에 삽입되도록 조립될 수 있다. 이로써 두 엔드 플레이트(50)도 회전축(20)과 항상 일체로 회전될 수 있다.

상기 각 엔드 플레이트(50)에서도 센터홀(51a)의 내측단에 각각 회전축(20)의 요홈(21)에 삽입될 수 있는 복수개의 돌기(51b)가 원주방향을 따라 정해진 간격의 요홈 대응 위치마다 하나씩 배치되도록 형성될 수 있다.

이러한 엔드 플레이트(50)는 회전자 코어(31)의 양단부, 즉 제1 코어부(32)의 단부와 제2 코어부(34)의 단부에 하나씩 접합되며, 엔드 플레이트(50)에서 코어부에 접합되는 면에 유로홈(52)이 형성된다.

쿨링 플레이트(40)에서와 마찬가지로, 각 엔드 플레이트(50)가 해당 코어부(32,34)에 접합된 상태에서, 상기 각 엔드 플레이트(50)의 유로홈(52)을 코어부(32,34)의 접합면이 덮게 되면, 엔드 플레이트(50)의 유로홈(52)과 코어부(32,34)의 접합면이 상기 배출유로(53)를 구성하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 엔드 플레이트(50)와 회전자 코어(31) 사이의 배출유로(53)는, 회전자 코어(31)(제1 코어부와 제2 코어부)의 코어 유로(33,35)와 중첩되는 위치를 지나는 경로를 따라 형성된 환형 유로(54), 및 상기 환형 유로(54)에서 엔드 플레이트(50)의 외주부까지 길게 연장되도록 형성된 방사형 유로(55)를 포함하여 구성된다.

엔드 플레이트(50)에서 환형 유로(54)는 센터홀(51)의 주위를 따라 형성될 수 있고, 이는 엔드 플레이트(50)의 중심을 원 중심으로 하는 원형 유로일 수 있다. 이때 회전자 코어(31)에서 복수 개의 코어 유로(33,35)는, 상기 배출유로(53)의 환형 유로(54)와 같이, 회전자 코어(31)의 횡단면상에서 볼 때 원형을 따라 등간격으로 배치될 수 있다.

또한, 엔드 플레이트(50)와 회전자 코어(31) 사이에서 복수 개의 방사형 유로(55)가 환형 유로(46)로부터 엔드 플레이트(50)의 외주부까지 반경방향으로 길게 연장되도록 형성될 수 있고, 이때 각 방사형 유로(55)는 직선형의 유로일 수 있다.

상기 각 방사형 유로(55)의 일단부는 환형 유로(54)에 연통되고, 상기 각 방사형 유로(55)의 타단부는, 냉각유체가 회전자(30)의 외부로 배출되는 출구 부분으로서, 엔드 플레이트(50)의 외주부에 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치되도록 형성될 수 있다.

결국, 모터(1)의 구동시에 회전자(30)가 회전되는 동안, 회전축(20)의 냉각유로(중공 내부 공간)로부터 통공(22)을 통해 공급되는 냉각유체 중 일부는, 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)(제1 코어부) 사이의 제1 분배유로(44)('연결유로(45) → 환형 유로(46) → 분배홀(47)')를 지난 후, '회전자 코어(31)(제1 코어부 및 제2 코어부)의 코어 유로(33,35) → 엔드 플레이트(50)와 회전자 코어(31) 사이의 배출유로(53)('환형 유로(54) → 방사형 유로(55)')'의 경로를 따라 흐르게 된다.

이 과정에서 냉각유체는 회전자 코어(31)의 코어 유로(33,35)를 통과하는 동안 회전자 코어(31) 및 영구자석(36) 등의 회전자 부품을 냉각하게 되고, 이후 회전자 코어(31)의 코어 유로(33,35)를 통과한 냉각유체는 원심력에 의해 엔드 플레이트(50)측 배출유로(53)의 방사형 유로(55)를 통해 회전자(30)의 외부로 방출되는바, 이렇게 회전자(30)의 외부로 방출된 냉각유체는 고정자(60)에 권선된 코일의 엔드 코일부(62)로 분사 및 비산되어 엔드 코일부(62)를 냉각하게 된다.

한편, 쿨링 플레이트(40)에서 제1 면(42)과는 반대쪽인 면, 즉 제2 면(48)에 제2 분배유로(49)를 구성하기 위한 유로홈(48a)이 형성되는데, 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)에 제2 코어부(34)가 접합된 상태에서, 제2 코어부(34)의 접합면이 쿨링 플레이트(40)의 제2 면(48)에 형성된 유로홈(48a)을 덮게 되어, 냉각유체가 한 방향으로 흐를 수 있는 제2 분배유로(49)가 구성될 수 있다.

상기 제2 분배유로(49)는 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)(제2 코어부) 사이에서 반경방향을 길게 연장되도록 형성되는 복수 개의 방사형 유로를 포함한다. 상기 방사형 유로는 쿨링 플레이트(40)의 센터홀(41a) 내측단으로부터 쿨링 플레이트(40)의 외주부까지 길게 연장되도록 형성되는 유로이다.

이때 각 방사형 유로의 일단부는 회전축(20)의 냉각유로인 중공 내부 공간에서 통공(22)을 통해 냉각유체가 유입되는 입구가 되는 것으로서, 각 방사형 유로의 일단부가 쿨링 플레이트(40)의 센터홀(41a) 내측단에서 회전축(20)의 통공 대응 위치에 배치되도록 형성된다. 이때 각 방사형 유로의 일단부는 쿨링 플레이트(40)의 외주부에서 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 위치하도록 형성될 수 있다.

또한, 각 방사형 유로의 타단부는 내부를 통과한 냉각유체를 회전자(30)와 고정자(60) 사이의 공극(S)으로 배출하는 출구가 되며, 각 방사형 유로의 타단부가 쿨링 플레이트(40)의 외주부에서 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 위치하도록 형성될 수 있다.

결국, 회전축(20)의 냉각유로(중공 내부 공간)로부터 통공을 통해 공급되는 냉각유체 중 일부가, 쿨링 플레이트(40)와 회전자 코어(31)(제2 코어부) 사이의 제2 분배유로(49)(방사형 유로)를 통해 회전자(30)와 고정자(60) 사이의 공극(S)으로 배출되어 고정자 코어(61) 및 코일 등의 고정자 부품을 냉각하게 된다.

상기 제2 분배유로(49)의 방사형 유로는 회전자(30)의 중심부로부터 회전자(30)의 외주부까지 반경방향으로 연장된 직선의 유로일 수 있고, 이때 회전자(30)의 회전 동안 회전축(20)의 통공(22)을 통해 공급되는 냉각유체가 제2 분배유로(49)의 방사형 유로에서 원심력에 의해 회전자(30)와 고정자(60) 사이의 공극(S)으로 배출 및 비산되어 고정자(60)의 심부(축방향 기준 중심 부분) 등을 냉각하게 된다.

본 발명에서 제2 분배유로(49)는 선택적으로 적용될 수 있다. 즉, 제2 분배유로 없이 제1 분배유로(44)만으로 모터(1)의 회전자(30)를 냉각하는 냉각유로를 구성할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에서 분배홀(도 6a 및 도 6b에서 도면부호 '47'임) 없이 연결유로(45)와 환형 유로(46)만으로 제1 분배유로(44)를 구성할 수 있다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예로서 분배홀 없이 연결유로(45)와 환형 유로(46)만으로 제1 분배유로(44)가 구성된 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 이 경우에서 제1 분배유로(44)의 연결유로(45)는 위에서 설명한 바와 같으나, 제1 분배유로(44)의 환형 유로(46)는 회전자 코어(31)의 코어 유로(33,35)와 중첩되는 위치를 지나는 원형의 경로를 따르도록 형성 및 구비된다.

또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 분배홀이 없는 실시예에서 제1 분배유로(44)를 통과한 냉각유체가 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)와 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)에 동시에 공급 및 분배될 수 있도록 쿨링 플레이트(40)의 양면에 제1 코어부(32) 및 제2 코어부(34)와의 사이에서 연결유로(45)와 환형 유로(46)가 구성될 수 있다.

이를 위해 제1 분배유로(44)의 연결유로(45) 및 환형 유로(46)를 구성하기 위한 유로홈(42a)이 쿨링 플레이트(40)의 양면에 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 이때 제2 분배유로는 생략될 수 있다.

그리고, 동일한 형상의 쿨링 플레이트(40) 2개를 접합한 상태에서 접합된 2개이 쿨링 플레이트(40)를 제1 코어부(32)와 제2 코어부(34) 사이에 개재되도록 회전축(20)상에 조립할 수 있다.

이때 각 쿨링 플레이트(40)에서 제1 코어부(32) 또는 제2 코어부(34)와 접합되는 면에 도 8에 도시된 바와 같은 연결유로(45) 및 환형 유로(46)를 구성하기 위한 유로홈(42a)을 형성한다.

이에 2개의 쿨링 플레이트(40) 중 하나가 제1 코어부(32)와 접합된 상태에서, 회전축(20)의 통공(22)을 통해 공급된 냉각유체를 제1 코어부(32)의 코어 유로(33)로 공급하는 연결유로(45) 및 환형 유로(46)가, 상기 접합된 쿨링 플레이트(40)와 제1 코어부(32) 사이에 구성될 수 있다.

마찬가지로, 2개의 쿨링 플레이트(40) 중 다른 하나가 제2 코어부(34)와 접합된 상태에서, 회전축(20)의 통공(22)을 통해 공급된 냉각유체를 제2 코어부(34)의 코어 유로(35)로 공급하는 연결유로(45) 및 환형 유로(46)가, 상기 접합된 쿨링 플레이트(40)와 제2 코어부(34) 사이에 구성될 수 있다.

그리고, 양쪽 쿨링 플레이트(40)의 면 중 쿨링 플레이트끼리 마주 접합되는 두 면 중 하나 또는 둘 모두에, 전술한 바와 같은 제2 분배유로(49)의 방사형 유로를 형성하기 위한 유로홈(48a)들을 형성할 수 있다.

상기 두 쿨링 플레이트(40) 중 하나의 접합면(쿨링 플레이트끼리 접합되는 면)에만 유로홈(48a)들을 형성하는 경우, 두 쿨링 플레이트(40)가 접합된 상태에서 일측 쿨링 플레이트(40)의 유로홈(48a)들을 타측 쿨링 플레이트(40)의 접합면이 덮게 되면서 개개의 방사형 유로들이 구성될 수 있다.

만약, 제2 분배유로(49)의 방사형 유로를 구성하기 위해, 두 쿨링 플레이트(40)의 접합면 모두에 각각 유로홈(48a)을 형성하는 경우, 마주 접합되는 두 쿨링 플레이트(40)의 접합면에서 동일한 위치 또는 서로 다른 위치에 복수 개의 유로홈(48a)을 형성할 수 있다.

이때 두 쿨링 플레이트(40)의 접합면 중 동일한 위치에 유로홈(48a)들을 형성하는 경우, 양측 쿨링 플레이트(40)의 유로홈(48a)들이 서로 중첩 및 포개진 상태에서 하나의 방사형 유로를 형성하도록 할 수 있다. 이때 각 방사형 유로는 회전축(20)의 해당 통공(22)으로부터 쿨링 플레이트(40)의 외주부까지 반경방향으로 길게 연장된 직선의 유로 형상을 가질 수 있다.

이와 달리 두 쿨링 플레이트(40)의 접합면 중 서로 다른 위치에 유로홈(48a)들을 형성하는 경우, 일측 쿨링 플레이트(40)의 각 유로홈(48a)을 상대측 쿨링 플레이트(40)에서 유로홈(42a,48a)이 형성되지 않은 부위의 표편이 덮게 되면서, 개개의 유로홈(48a)에 의해 냉각유체가 한 방향으로 흐를 수 있는 하나의 방사형 유로가 구성될 수 있다.

이 경우에도 각 방사형 유로가 회전축(20)의 해당 통공(22)으로부터 쿨링 플레이트(40)의 외주부까지 반경방향으로 길게 연장된 직선의 유로 형상을 가질 수 있다. 또한, 이 경우 역시 회전축(20)의 통공(22)을 통해 제2 분배유로(49)의 방사형 유로로 공급된 냉각유체가 회전자(30)와 고정자(60) 사이의 공극(S)으로 배출된 뒤 고정자(60)를 냉각시킬 수 있게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉각유로를 갖는 모터의 구성에 대해 상세히 설명하였으며, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 모터에서는 냉각유체(오일)에 의한 냉각으로 코어 및 영구자석 등 회전자 부품의 온도는 물론, 코어 및 코일 등 고정자 부품의 온도를 모두 낮출 수 있고, 궁극적으로 출력 성능 및 내구성이 향상될 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터에서는 냉각유체가 쿨링 플레이트를 통해 회전자 코어의 코어 유로로 분배되는 냉각 구조가 채택됨으로써 회전자 코어에서 축방향으로 연장된 냉각유로만이 형성된다.

이에 본 발명에서는 회전자 코어에 축방향 및 반경방향으로 연장된 복잡한 냉각유를 가지는 종래 모터의 문제점, 즉 회전자 코어의 강도 저하 문제점이 개선될 수 있고, 필요한 회전자 코어의 강도가 확보 및 유지될 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 모터 10 : 하우징
20 : 회전축 21 : 요홈
22 : 통공 30 : 회전자
31 : 회전자 코어 31a : 센터홀
32 : 제1 코어부 33 : 코어 유로
34 : 제2 코어부 35 : 코어 유로
36 : 영구자석 40 : 쿨링 플레이트
41a : 센터홀 41b : 돌기
42 : 제1 면 42a : 유로홈
44 : 제1 분배유로 45 : 연결유로
46 : 환형 유로 47 : 분배홀
48 : 제2 면 48a : 유로홈
49 : 제2 분배유로 50 : 엔드 플레이트
51a : 센터홀 51b : 돌기
52 : 유로홈 53 : 배출유로
54 : 환형 유로 55 : 방사형 유로
60 : 고정자 61 : 고정자 코어
62 : 엔드 코일부 S : 공극

Claims (20)

1. 회전자와 고정자를 포함하고,
   상기 회전자는,
   복수 개의 코어부로 분할된 구성을 가지며 상기 복수 개의 코어부가 회전축상에 축방향을 따라 배치되고 상기 각 코어부에 냉각유체가 통과하는 코어 유로가 형성된 회전자 코어; 및
   상기 분할된 두 코어부의 사이에 삽입되어 양면이 상기 두 코어부에 접합되는 쿨링 플레이트를 포함하며,
   상기 두 코어부 중 적어도 하나와 상기 쿨링 플레이트 사이에는, 회전축의 냉각유로에서 공급되는 냉각유체를 상기 두 코어부의 코어 유로로 분배하는 분배유로가 구비된 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코어부가 접합되는 쿨링 플레이트의 접합면에 유로홈이 형성되고,
   상기 쿨링 플레이트의 접합면에 접합된 코어부의 접합면과 상기 쿨링 플레이트의 유로홈이 상기 분배유로를 구성하는 것을 특징으로 하는 모터.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 분배유로는,
   상기 회전축의 냉각유로에서 공급되는 냉각유체 중 일부를 상기 두 코어부의 코어 유로로 분배하는 제1 분배유로; 및
   상기 회전축의 냉각유로에서 공급되는 냉각유체 중 나머지를 상기 회전자와 고정자 사이의 공극으로 공급하는 제2 분배유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 회전축에는 상기 냉각유로인 중공 내부 공간을 상기 제1 분배유로 및 제2 분배유로에 연통시키는 통공이 관통하도록 형성되어, 상기 회전축의 중공 내부 공간 내 냉각유체가 상기 통공을 통해 상기 제1 분배유로 및 제2 분배유로에 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 모터.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 분배유로는,
   상기 쿨링 플레이트의 양면 중 한쪽 면인 제1 면에 형성된 유로홈과, 상기 두 코어부 중 상기 쿨링 플레이트의 제1 면에 접합된 제1 코어부의 접합면에 의해 구성되고,
   상기 쿨링 플레이트를 관통하도록 형성되어, 상기 유로홈을 따라 흐르는 냉각유체를 상기 두 코어부의 코어 유로를 향해 양방향으로 분배하는 분배홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 분배홀은 적어도 일부가 각각 상기 유로홈과 상기 두 코어부의 코어 유로에 중첩되도록 형성되어, 상기 쿨링 플레이트의 양면에 상기 두 코어부가 접합된 상태에서 상기 제1 면에 형성된 유로홈을 상기 두 코어부의 코어 유로와 연통시키는 것을 특징으로 하는 모터.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 코어 유로는 상기 해당 코어부를 상기 회전축의 축방향을 따라 관통하도록 형성되고,
   상기 각 코어부에 상기 회전축을 중심으로 원주방향을 따라 배치되는 복수 개의 코어 유로가 형성되며,
   상기 쿨링 플레이트에 상기 원주방향을 따라 배치되는 코어 유로에 각각 중첩되는 복수 개의 분배홀이 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1 분배유로는,
   상기 회전축의 냉각유로에서 냉각유체가 공급되도록 상기 회전축의 냉각유로에 연통되는 연결유로; 및
   상기 쿨링 플레이트에서 상기 회전축이 통과하는 센터홀의 주위를 따라 배치되고 상기 연결유로와 상기 분배홀에 냉각유체가 이동할 수 있도록 연결된 환형 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 회전축에 상기 중공 내부 공간을 상기 제1 분배유로에 연통시키는 복수 개의 통공이 상기 회전축에 원주방향을 따라 배치되도록 형성되고,
   상기 연결유로서, 상기 각 통공과 상기 환형 유로 사이를 개별적으로 연결하는 복수 개의 연결유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 모터.
   
10. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 분배유로는,
    상기 쿨링 플레이트의 양면 중 나머지 면인 제2 면에 형성된 유로홈과, 상기 두 코어부 중 상기 쿨링 플레이트의 제2 면에 접합된 제2 코어부의 접합면에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전축에는 상기 냉각유로인 중공 내부 공간을 상기 제2 분배유로에 연통시키는 통공이 관통하도록 형성되고,
    상기 제2 분배유로는 상기 회전축의 통공 위치로부터 상기 쿨링 플레이트의 외주부 위치까지 연장되도록 구비되는 방사형 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
    
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전축에는 상기 냉각유로인 중공 내부 공간을 상기 제2 분배유로에 연통시키는 복수 개의 통공이 형성되고,
    상기 제2 분배유로는 상기 회전축의 각 통공 위치로부터 상기 쿨링 플레이트의 외주부 위치까지 연장되도록 구비되는 복수 개의 방사형 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
    
13. 청구항 2에 있어서,
    상기 분배유로는,
    상기 쿨링 플레이트의 양면과 상기 쿨링 플레이트의 양면에 접합된 두 코어부 사이에 구성되어,
    상기 회전축의 냉각유로에서 공급되는 냉각유체를 상기 쿨링 플레이트의 양면에서 상기 접합된 각 코어부의 코어 유로로 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 모터.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 분배유로는,
    상기 쿨링 플레이트의 양면에서 상기 회전축의 냉각유로에서 냉각유체가 공급되도록 상기 회전축의 냉각유로에 연통되는 연결유로; 및
    상기 연결유로와 연결되고 상기 쿨링 플레이트에서 회전축이 통과하는 센터홀 주위로 배치되는 환형 유로를 포함하고,
    상기 환형 유로는 상기 쿨링 플레이트의 양면에서 상기 접합된 각 코어부의 코어 유로와 중첩되는 위치를 지나는 경로를 따라 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
    
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전축에는 상기 냉각유로인 중공 내부 공간을 상기 분배유로에 연통시키는 통공이 형성되어, 상기 회전축의 중공 내부 공간 내 냉각유체가 상기 통공을 통해 상기 분배유로로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 모터.
    
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전자는 상기 회전자 코어의 양단부에 배치되도록 상기 분할된 코어부의 단부에 접합되는 엔드 플레이트를 더 포함하고,
    상기 각 엔드 플레이트와 이에 접합된 코어부 사이에는, 상기 회전자 코어의 각 코어 유로를 통과한 냉각유체를 공급받아 회전자 외부로 배출하는 배출유로가 구비된 것을 특징으로 하는 모터.
    
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 코어 유로는,
    상기 해당 코어부를 상기 회전축의 축방향을 따라 관통하도록 형성되고,
    상기 분배유로와 배출유로 사이에 냉각유체의 이동이 가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 모터.
    
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 코어부에 접합되는 엔드 플레이트의 접합면에 유로홈이 형성되고,
    상기 엔드 플레이트의 접합면에 접합된 코어부의 접합면과 상기 엔드 플레이트의 유로홈이 상기 배출유로를 구성하는 것을 특징으로 하는 모터.
    
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 배출유로는,
    상기 엔드 플레이트에서 상기 회전축이 통과하는 센터홀 주위를 따라 구성되고 상기 접합된 코어부의 코어 유로와 연통된 환형 유로; 및
    상기 엔드 플레이트에서 상기 환형 유로로부터 엔드 플레이트의 외주부까지 연장되도록 구성된 복수 개의 방사형 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
    
20. 청구항 16에 있어서,
    상기 회전자에서 상기 배출유로는 냉각유체를 상기 고정자에 권선된 코일의 코일 엔드부를 향해 배출하도록 구비된 것을 특징으로 하는 모터.
    

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