WO2019240522A1 - 전기자동차용 구동시스템 - Google Patents

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WO2019240522A1
WO2019240522A1 PCT/KR2019/007173 KR2019007173W WO2019240522A1 WO 2019240522 A1 WO2019240522 A1 WO 2019240522A1 KR 2019007173 W KR2019007173 W KR 2019007173W WO 2019240522 A1 WO2019240522 A1 WO 2019240522A1
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cooling water
heat exchange
coolant
flow path
housing
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김종수
곽태희
문정욱
조창흠
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a cooling structure of a drive system for an electric vehicle that cools an electric motor and an inverter together.
  • an electric vehicle including a hybrid vehicle having an electric motor as a driving source for driving a vehicle has been spotlighted as an environmentally friendly vehicle because it can reduce the emission of foreign substances such as fine dust.
  • the driving system of an electric vehicle may include an electric motor for providing a power source and an inverter for driving the electric motor.
  • the motor may generate rotational force by electromagnetic interaction between the stator and the rotor.
  • the inverter can drive the motor by converting the DC voltage of the battery into a three-phase AC voltage by supplying to the motor by switching of an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT).
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • cooling the heat generated from the motor and the inverter plays an important role in terms of miniaturization and efficiency of the drive system.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the cooling operation of the conventional electric vehicle drive system 1.
  • Cooling water inlet 4 and cooling water outlet 5 are formed in the inverter housing 3a, and the cooling water flows into the cooling flow path inside the inverter 3 through the cooling water inlet 4 to cool the inverter 3, and then the cooling water. It can flow out through the outlet (5).
  • a coolant inlet 6 and a coolant outlet 8 are formed in the motor housing 2a, and a separate coolant connecting the coolant outlet 5 of the inverter housing 3a and the coolant inlet 6 of the motor housing 2a.
  • Induction pipe 7 is connected.
  • the coolant flowing out of the inverter (3) moves along the coolant induction pipe (7) outside the inverter housing (3a) to the coolant inlet (6) of the motor housing (2a) and through the coolant inlet (6) to the motor cooling flow path. After flowing in to cool the electric motor 2, it may be discharged through the cooling water outlet 8.
  • the present invention has been made to solve the conventional problems, by forming a cooling passage for cooling the motor and the inverter as a single flow path inside the housing, which can greatly contribute to the weight reduction and miniaturization of the vehicle while increasing the efficiency and performance of the motor.
  • the purpose is to provide a drive system for an automobile.
  • the drive system for an electric vehicle includes a motor housing accommodating a stator and a rotor therein and having a cooling water inlet and a cooling water outlet at the top; A first coolant flow path communicating with the coolant inlet and the coolant outlet, and provided in the motor housing; An inverter housing having a rear cover defining a rear surface in a longitudinal direction with the motor housing; A heat exchange plate disposed inside the rear cover and forming a second cooling water flow path therein; Is formed in the upper portion of the rear cover in communication with a portion of the first cooling water flow path extending in the axial direction of the motor housing from the cooling water inlet, the coolant flowing through the cooling water inlet flows directly into the second cooling water flow path Cooling water inlet hole to make; And a cooling water outlet hole formed in an upper portion of the rear cover to be spaced apart from the cooling water inlet hole in a circumferential direction, and moving along the second cooling water flow path and flowing out the cooling water cooling the heat
  • the first cooling water flow path may include: a first heat exchange cell to an N th heat exchange cell extending in a longitudinal direction inside the motor housing; A plurality of dividing walls partitioning the first to Nth heat exchange cells so as to be spaced apart in the circumferential direction; And a plurality of communication passages formed at the front end or the rear end of each of the plurality of dividing walls to communicate the first to Nth heat exchange cells in the circumferential direction, wherein the cooling water is separated from the first heat exchange cell. It can be moved in a zigzag form clockwise toward the N-th heat exchange cell.
  • the first heat exchange cell is formed in communication with the cooling water outlet hole, and the N-th heat exchange cell is formed in communication with the cooling water inlet hole, the cooling water introduced to the cooling water inlet is Direct to the second coolant flow path.
  • a diaphragm is formed in the N-th heat exchange cell, and the diaphragm may partition the cooling water inlet and the cooling water outlet.
  • the motor housing further extends in a radial direction and includes an extension having an oil flow path therein, wherein the oil flow path extends along a length direction in the extension part.
  • 1st heat exchange cell to Mth heat exchange cell A plurality of dividing walls that divide the first to Mth heat exchange cells so as to be spaced apart in the circumferential direction;
  • a plurality of communication passages formed at the front end or the rear end of each of the plurality of dividing walls to communicate the first to Mth heat exchange cells in the circumferential direction, wherein the oil is positioned at the lowest end of the motor housing. It can be moved in a zigzag form in the counterclockwise direction from the first heat exchange cell toward the M-th heat exchange cell located at the top of the motor housing.
  • the partition wall disposed at the top of the plurality of partition walls provided in the first cooling water flow path extends in a radial direction so as to communicate with the Mth heat exchange cell, so that the oil is introduced into the motor housing. It may be provided with a plurality of oil injection holes for injecting.
  • the first cooling water flow path may include: a plurality of flow path forming parts extending in the circumferential direction and spaced apart in the longitudinal direction of the motor housing; A plurality of coolant channels formed between the plurality of flow path forming portions so that the coolant flows along the circumferential direction; An inlet side common header formed at one end of the plurality of cooling water channels and distributing the cooling water to the plurality of cooling water channels; And an outlet side common header formed at the other end of the plurality of cooling water channels to collect the cooling water from the plurality of cooling water channels.
  • the motor housing may include an inner housing forming the first cooling water flow path therein; An outer housing disposed outside the inner housing to surround the inner housing; And an extension part extending radially from the outer housing and forming an oil flow path therein.
  • the oil flow passage may include: a first heat exchange cell to an L th heat exchange cell extending in a longitudinal direction inside the expansion part; A plurality of dividing walls partitioning the first to L-th heat exchange cells to be spaced apart in a circumferential direction; And a plurality of communication flow paths formed at the front end or the rear end of each of the plurality of partition walls to communicate the first to Lth heat exchange cells in the circumferential direction. It can be moved in a zigzag form along the counterclockwise direction from the first heat exchange cell toward the L-th heat exchange cell located at the top end of the extension.
  • the inner housing may include a bridge extending in the longitudinal direction at the top of the inner housing; And a plurality of oil injection holes respectively formed at the front end and the rear end of the bridge to inject oil into the inner housing.
  • the inner housing has one end connected to one end along the circumferential direction of the cooling water inlet hole, and the other end thereof extends in a direction crossing the cooling water inlet port and the cooling water outlet port of the bridge.
  • a first partition wall connected to the rear end portion; One side is connected to the other end along the circumferential direction of the cooling water inlet hole, the other side extends along the longitudinal direction of the inner housing is connected to the first partition wall; And a cooling water outlet guide part formed between the first partition wall and the second partition wall to allow the cooling water introduced through the cooling water inlet to flow out into the cooling water inlet hole.
  • the inner housing is formed between the second partition, the bridge and the rear portion of the first partition so as to communicate with the coolant outlet, the inner through the coolant outlet Further comprising a coolant inlet guide for guiding the coolant introduced into the housing to the inlet side common header, the bridge may have a coolant communication hole for communicating the coolant inlet guide portion and the inlet side common header at the bottom; have.
  • the inverter housing and the motor housing are coupled in the axial direction, and a coolant inflow hole and a coolant outlet hole for communicating the coolant flow path of the inverter housing and the coolant flow path of the motor housing are formed on the rear of the inverter housing, whereby the coolant flow path of the inverter and the motor
  • the cooling water flow path may be formed as a single flow path in the housing.
  • the vehicle can be lighter and smaller in size.
  • the driving distance can be extended with respect to the amount of charge of the same battery through the light weight and miniaturization of the vehicle, and the packaging of the drive system is easy.
  • 1 is a conceptual view for explaining the cooling operation of the conventional drive system for an electric vehicle.
  • Figure 2 is a perspective view showing the appearance of a drive system for an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a movement path of coolant flowing between an inverter housing and a motor housing in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a side view illustrating an axially disassembled view of the inverter heat exchanger plate, the inverter housing, and the motor housing in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a front view as viewed along the V direction in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along VI-VI in FIG. 5
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along VII-VII in FIG. 5.
  • FIG. 8 is a front view illustrating an axial view of the motor housing along VIII-VIII in FIG. 4.
  • FIG. 9 is a front view illustrating the inverter housing in axial direction along IX-IX in FIG. 4.
  • FIG. 10 is a front view illustrating an axial view of the inverter heat exchanger plate along X-X in FIG. 4.
  • FIG. 11 is a rear view illustrating a rear surface of the inverter heat exchanger plate of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a conceptual view illustrating a cooling structure of an inverter housing and a motor housing according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a front view illustrating the outer housing viewed in the XIII-XIII direction in FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along XIV-XIV in FIG. 12.
  • FIG. 15 is a conceptual view illustrating a state in which a multi-cooling water channel is formed in an inner housing after removing the outer housing of the motor housing in FIG. 12.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a drive system 100 for an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a movement of the coolant flowing between the inverter housing 141 and the motor housing 111 in FIG.
  • FIG. 4 is a conceptual view illustrating a path
  • FIG. 4 is a side view illustrating an axial disassembled state of the inverter 140, the heat exchange plate 150, the inverter housing 141, and the motor housing 111 in FIG. 3
  • FIG. 3 is a front view viewed along the V direction
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along VI-VI in FIG. 5
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along VII-VII in FIG. 5.
  • FIG. 8 is a front view showing the motor housing 111 in the axial direction along the VIII-VIII in FIG. 4, and FIG. 9 is an axial view of the inverter housing 141 along the IX-IX in FIG. 4.
  • 10 is a front view showing an axial view of the inverter 140 heat exchange plate 150 along XX in FIG. 4, and
  • FIG. 11 is a rear view of the heat exchange plate 150 of the inverter 140 in FIG. 10. Is a rear view.
  • the drive system 100 may be composed of an electric motor 110 and an inverter 140.
  • the motor 110 may include a stator and a rotor, the stator may include a stator core and a stator coil, and the rotor may be rotatably installed about a rotation shaft inside the stator core.
  • the rotor may have a rotor core and a permanent magnet.
  • the rotation axis may be disposed at the inner center of the rotor core.
  • the inverter 140 may supply the DC voltage applied from the battery to the electric motor 110 by changing the AC voltage using a switching element such as an IGBT.
  • the exterior of the driving system 100 may be configured of the front cover 101, the inverter housing 141, the motor housing 111, and the rear cover 102.
  • the inverter housing 141 may be configured in a cylindrical shape to accommodate electronic components such as a switching element therein.
  • the motor housing 111 may be configured in a cylindrical shape to accommodate the stator and the rotor therein.
  • the inverter housing 141 and the motor housing 111 may be disposed forward and backward along the axial direction and may be coupled to each other.
  • the front cover 101 may cover the front of the inverter housing 141 along the axial direction of the rotation shaft, the rear cover 102 may be configured to cover the rear of the motor housing 111.
  • Each of the front cover 101, the inverter housing 141, the motor housing 111, and the rear cover 102 may include a plurality of fastening portions 103 to be axially coupled to each other.
  • Each of the plurality of fastening parts 103 may protrude radially outward and be spaced apart from each other along the circumferential direction.
  • the fastening part 103 of the inverter housing 141 is formed in each of the front end part and the rear end part along the longitudinal direction of the inverter housing 141, and the front end part of the inverter housing 141 is formed by the front cover 101 and the bolt.
  • Direction is fastened along the direction
  • the rear end of the inverter housing 141 may be fastened along the axial direction by the front end of the motor housing 111 and the bolt.
  • the fastening part 103 of the motor housing 111 is formed in each of the front end part and the rear end part along the longitudinal direction of the motor housing 111, and the front end part of the motor housing 111 is bolted to the rear end part of the inverter housing 141. It is fastened along the axial direction, and the rear end of the motor housing 111 may be fastened along the axial direction by the rear cover 102 and the bolt.
  • Each of the motor housing 111 and the inverter housing 141 may include first and second cooling water flow passages 142.
  • the first coolant flow path 120 may be formed in the motor housing 111.
  • the coolant inlet 1111 and the coolant outlet 1112 may protrude from the upper portion of the motor housing 111, and the coolant inlet 1111 and the coolant outlet 1112 may be connected to a coolant circulation system provided separately from the outside.
  • a diaphragm 1113 may be formed in the motor housing 111 to partition the coolant inlet 1111 and the coolant outlet 1112.
  • the cooling water circulation system may include a radiator and a plurality of cooling water pipes provided in the vehicle.
  • One of the plurality of coolant pipes may connect the radiator and the coolant inlet 1111, and the other may connect the radiator and the coolant outlet 1112.
  • the cooling water inlet 1111 may be connected to communicate with the first cooling water channel 120.
  • the first coolant flow path 120 may be connected to communicate with the second coolant flow path 142.
  • the first coolant flow path 120 extends along the longitudinal direction or the axial direction of the motor housing 111 so that the coolant may move from the motor housing 111 toward the inverter housing 141.
  • the second coolant flow path 142 may be formed in the rear cover 1411 that forms the rear surface of the inverter housing 141.
  • the second coolant flow path 142 may extend along the circumferential direction in a ring shape in the rear cover 1411.
  • the coolant may move counterclockwise in the rear cover 1411 of the inverter housing 141.
  • the coolant inlet hole 143 and the coolant outlet hole 144 are formed in the rear cover 1411 of the inverter housing 141, so that the inverter housing 141 and the motor housing 111 may be in axial communication with each other.
  • the coolant inlet hole 143 is a communication hole for introducing coolant from the motor housing 111 to the inverter housing 141, and the coolant outlet hole 144 leaks coolant from the inverter housing 141 to the motor housing 111. It is a communication hole to make it.
  • Each of the cooling water inlet hole 143 and the cooling water outlet hole 144 may extend in the circumferential direction in the form of a slot having an arc shape having a narrow width and a long length at an upper portion of the rear cover 1411.
  • the coolant inlet hole 143 and the coolant outlet hole 144 may be spaced apart from each other on the left and right sides in the circumferential direction.
  • the heat exchange plate 150 may be provided inside the inverter housing 141 to cool the electrical and electronic components accommodated in the inverter housing 141.
  • the heat exchange plate 150 may be spaced apart from the rear cover 1411 at regular intervals to form the second cooling water flow path 142.
  • a central hole is formed in the center portion of the heat exchange plate 150 so that the rotating shaft penetrates.
  • the heat exchange plate 150 may include a central partition wall 152 extending in a radial direction from an upper end of the center hole in a direction crossing the cooling water inlet hole 143 and the cooling water outlet hole 144.
  • the central partition wall 152 may divide the cooling water flow path formed between the rear surface of the heat exchange plate 150 and the inner surface of the rear cover 1411 on both sides of the cooling water introduced through the cooling water inlet hole 143.
  • One side of the second cooling water flow passage 142 may be in communication with the cooling water inlet hole 143 and the other side may be in communication with the cooling water outlet hole 144 around the center partition wall 152.
  • the coolant introduced into the inverter housing 141 through the coolant inflow hole 143 by the central partition 152 may rotate in a counterclockwise direction along the second coolant flow path 142.
  • the coolant accommodating part 145 may be formed on the inner surface of the rear cover 1411.
  • the coolant accommodating part 145 may be concave in the thickness direction of the rear cover 1411.
  • the cooling water receiver 145 may be formed in a cylindrical shape.
  • a plurality of communicating portions 1452 for independently communicating each of the cooling water inflow hole 143 and the cooling water outlet hole 144 with the cooling water receiving portion 145 accommodates the cooling water along the radial direction. It may extend above the portion 145.
  • a partition wall 1451 for partitioning the coolant inlet hole 143 and the coolant outlet hole 144 from each other may extend radially between the coolant inlet hole 143 and the coolant outlet hole 144.
  • the inner end of the partition wall 1451 may be disposed to be adjacent to or in contact with each other in the radial direction with the upper end of the central partition 152.
  • the sealing member 1453 may be installed along the inner edge of the coolant accommodating part 145.
  • the sealing member 1453 may be formed in a ring shape, and an extension part 1454 extending further along edges of the plurality of communicating parts 1452 may be further formed on the sealing member 1453.
  • the sealing member 1453 may prevent the cooling water from flowing out of the second cooling water flow passage 142.
  • a plurality of heat exchange fins 151 are formed to protrude in the axial direction in the form of a cylindrical rod, between the heat exchange plate 150 and the coolant
  • the heat exchange area of can be expanded.
  • the plurality of heat exchange fins 151 may be arranged in a zigzag form along the radial direction, thereby increasing heat exchange efficiency.
  • a coupling rib 153 protrudes in the center of the rear surface of the heat exchange plate 150 in a cylindrical shape along the circumferential direction of the center hole, and may be fastened axially by the rear cover 1411 and the bolt.
  • the rear cover 1411 may extend radially to the rear end of the inverter housing 141 to partition the inner space of the inverter housing 141 and the inner space of the motor housing 111.
  • the bearing accommodation portion 149 may protrude along the axial direction toward the motor housing 111.
  • the bearing accommodating part 149 may be formed in a cylindrical shape to accommodate the bearing therein.
  • the bearing accommodating part 149 may be accommodated inside the motor housing 111 when the inverter housing 141 and the motor housing 111 are assembled.
  • the rotating shaft receiving portion 1491 is formed inside the bearing receiving portion 149 to allow the rotating shaft to penetrate.
  • a coupling rib 146 may protrude along the axial direction in a direction opposite to the bearing accommodation portion 149 at the center of the rear cover 1411.
  • the coupling rib 153 of the heat exchange plate 150 may be coupled to overlap the coupling rib 146 of the rear cover 1411 in the radial direction.
  • One of the two coupling ribs 146 and 153 may be inserted into the other.
  • the coupling rib 146 of the rear cover 1411 is inserted into the coupling rib 153 of the heat exchange plate 150.
  • a plurality of coupling protrusions 147 may be formed at the inner edge of the rear cover 1411.
  • the plurality of coupling protrusions 147 may be spaced apart along the circumferential direction.
  • a plurality of coupling holes may be formed at the edge portion of the heat exchange plate 150.
  • Each of the plurality of coupling holes is disposed to correspond to the thickness direction of the coupling protrusion 147 and the heat exchange plate 150, the coupling protrusion 147 is inserted into the coupling hole, the heat exchange plate 150 is the inverter housing 141 Rotating inside or shaking up, down, left and right can be prevented.
  • the first cooling water passage 120 may include a plurality of heat exchange cells 121.
  • Each of the plurality of heat exchange cells 121 may extend along the longitudinal direction of the motor housing 111.
  • the plurality of heat exchange cells 121 may be divided from each other along the circumferential direction by the plurality of partition walls 122, and may be spaced apart in the circumferential direction.
  • Each of the plurality of heat exchange cells 121 may be formed to be opened in the front-rear direction.
  • Each of the plurality of heat exchange cells 121 may be disposed such that the front end portion is covered by the rear cover 1411 of the inverter housing 141 and the rear end portion is covered by the rear cover 102.
  • Each of the plurality of dividing walls 122 may extend along the longitudinal direction of the motor housing 111 and may be spaced apart along the circumferential direction.
  • the plurality of partition walls 122 may have a length shorter than that of the motor housing 111.
  • the front end or the rear end in the longitudinal direction of each dividing wall 122 may be formed to overlap the front end or the rear end in the radial direction, respectively, in the longitudinal direction of the motor housing 111.
  • the rear end portion of the partition wall 122 may have a motor housing ( 111 may be spaced apart from the rear end in the forward direction along the longitudinal direction.
  • the front end of the dividing wall 122 extends in the longitudinal direction from the front end of the motor housing 111. Can be spaced apart rearward.
  • a communication passage 123 is formed in each of the plurality of dividing walls 122 to communicate the plurality of heat exchange cells 121.
  • the plurality of communication passages 123 may be arranged in a zigzag form along the circumferential direction.
  • the communication passage 123 is formed between the rear end of the dividing wall 122 and the rear end of the motor housing 111 along the longitudinal direction of the motor housing 111, or the front end of the dividing wall 122 and the motor housing ( 111 may be formed between the front end portions.
  • the plurality of heat exchange cells 121 may include a first heat exchange cell 1211 communicating with the coolant outlet hole 144; An N-th heat exchange cell 121N in communication with the cooling water outlet 1112; The second to N-th heat exchange cells 1212 to 121N-1 may be configured to be disposed in a clockwise order between the first heat exchange cell 1211 and the N-th heat exchange cell 121N.
  • the N-th heat exchange cell 121N communicates with the coolant inlet 1111 formed in the upper portion of the motor housing 111 and communicates with the coolant inlet hole 143 of the inverter housing 141 disposed at the front end of the motor housing 111. Can be.
  • the plurality of heat exchange cells 121 includes a total of 12 heat exchange cells 121 including five heat exchange cells 121 disposed on the left side and seven heat exchange cells 121 disposed on the right side with respect to the center line in the vertical direction. It can be composed of).
  • the five heat exchange cells 121 arranged on the left side may have a longer width than the heat exchange cell 121 extending along the circumferential direction than the seven heat exchange cells 121 arranged on the right side.
  • the coolant flowing along the left five heat exchange cells 121 absorbs heat from the stator core in contact with the inner surface of the motor housing 111, and the coolant flowing along the right seven heat exchange cells 121 is connected to the motor housing 111.
  • the stator core in contact with the inner side of the it may be configured to absorb heat from the oil through heat exchange with the oil to be described later.
  • the motor housing 111 may further include a semi-cylindrical expansion part 130 extending radially outwardly on the semi-circular circumferential surface of the right side.
  • the expansion unit 130 may include a plurality of heat exchange cells 132 through which oil flows.
  • Each of the plurality of heat exchange cells 132 may extend along the longitudinal direction of the motor housing 111.
  • the plurality of heat exchange cells 132 may be spaced apart along the circumferential direction of the motor housing 111 by a plurality of dividing walls 133 extending along the longitudinal direction of the motor housing 111.
  • the plurality of heat exchange cells 132 may be connected to each other by a communication passage 134 formed at the front end or the rear end of the plurality of partition walls 133.
  • the plurality of communication passages 134 may be arranged in a zigzag form along the circumferential direction on the plurality of dividing walls 133.
  • An oil inlet 135 may be formed at an inner bottom surface of the motor housing 111.
  • the oil inlet 135 may be formed to penetrate radially through the partition wall 133 positioned at the lowermost end of the plurality of partition walls 133.
  • An oil injection hole 136 may be formed at an innermost upper end of the motor housing 111.
  • the oil injection holes 136 are respectively formed at the front end and the rear end of the motor housing 111, and may inject oil into end coils respectively positioned at the front end and the rear end along the longitudinal direction of the stator coil.
  • the oil injection hole 136 may be formed through the front end portion and the rear end portion of the dividing wall 133 positioned at the top of the plurality of dividing walls 133, respectively.
  • the plurality of heat exchange cells 132 through which oil flows may include a first heat exchange cell 1321 positioned at a lower end of the extension 130 and communicating with the oil inlet 135; An M-th heat exchange cell 132M positioned at an upper end of the expansion part 130 to communicate with the oil injection hole 136; And second to M-1 heat exchange cells 1322 to 132M-1 spaced apart from each other in the circumferential direction between the first heat exchange cell 1321 and the Mth heat exchange cell 132M.
  • the oil pump 137 is mounted on the right side of the motor housing 111, and the oil pump 137 may be configured to suck oil introduced into the first heat exchange cell 1321 and provide circulation power to the oil. .
  • the oil pump 137 may be configured to drain the high pressure oil to the second heat exchange cell 1322.
  • An oil suction hole 1372 for communicating the first heat exchange cell 1321 and the oil pump 137 may be formed inside the lower right portion of the motor housing 111 to suck oil.
  • the oil suction hole 1371 is connected to the elbow-shaped oil connecting pipe, the oil may be introduced into the oil pump 137.
  • An oil discharge hole 1372 for communicating the second heat exchange cell 1322 and the oil pump 137 to discharge the oil may be formed inside the right lower side of the motor housing 111.
  • the oil discharge hole 1372 may be located higher than the oil suction hole 1372.
  • the first heat exchange cell 1321 and the second heat exchange cell 1322 are partitioned by a partition wall 133, and the partition wall 133 between the first heat exchange cell 1321 and the second heat exchange cell 1322 is provided on the partition wall 133. Unlike the other dividing wall 133, the communication passage 134 is not formed.
  • the first heat exchange cell 1321 accommodates the oil introduced through the oil inlet 135, the oil discharged from the oil pump 137 is returned to the first heat exchange cell 1321 from the second heat exchange cell 1322.
  • the oil pump 137 By preventing the inflow, it is to minimize the pressure loss of the oil pump 137 for pumping oil from the second heat exchange cell 1322 to the M-th heat exchange cell (132M).
  • a plurality of fastening protrusions 138 may protrude in the longitudinal direction at the front end of the motor housing 111.
  • the plurality of fastening protrusions 138 may be spaced apart along the circumferential direction.
  • the plurality of fastening protrusions 138 may be configured of three fastening protrusions 138 disposed at equal intervals (120 degree intervals) along the circumferential direction.
  • the fastening protrusion 138 located at the top of the plurality of fastening protrusions 138 extends in the longitudinal direction from the dividing wall 122 located at the top of the motor housing 111, and the fastening protrusion 138 located at the right side is the fifth. And extending from the dividing wall 122 between the sixth heat exchange cell 121 along the longitudinal direction, and the fastening protrusion 138 located on the left side from the dividing wall 122 between the ninth and tenth heat exchange cells 121. It may extend along the longitudinal direction.
  • Each fastening protrusion 138 may be configured to fasten the motor housing 111 and the inverter housing 141.
  • a plurality of fastening holes 148 may be formed at an edge portion of the rear cover 1411 of the inverter housing 141. Each of the plurality of fastening holes 148 may be formed in a thickness direction at a position corresponding to the plurality of fastening protrusions 138.
  • a plurality of fastening holes 148 may be formed in the edge portion of the heat exchanger plate inserted into the inverter housing 141 along the longitudinal direction. Each of the plurality of fastening holes 148 may be formed in a thickness direction at a position corresponding to the plurality of fastening protrusions 138.
  • the fastening protrusion 138 of the motor housing 111 is inserted into the fastening hole 148 of each of the inverter housing 141 and the heat exchange plate, so that the inverter housing 141 and the motor housing 111 can be easily assembled in the axial direction. Can be.
  • the fastening protrusion 138 is connected to the inverter housing 141 and the motor housing 111 before the fastening portion 103 of the inverter housing 141 and the fastening portion 103 of the motor housing 111 are fastened by bolts. Coupled with each other along the axial direction, it can be limited to move up and down, left and right or rotate in the circumferential direction.
  • the inverter housing 141 and the motor housing 111 are fastened by the fastening protrusion 138 to the fastening portion 103 of the motor housing 111 and the fastening portion of the inverter housing 141 ( By screwing 103) with bolts, assembling between the two components can be completed, thereby improving assembly.
  • the inverter housing 141 and the motor housing 111 allows the slide coupling with each other along the axial direction by the fastening hole 148 and the fastening protrusion 138, but by limiting rotation in the circumferential direction, the inverter housing 141
  • the coolant outlet hole 144 of the c) and the first heat exchange cell 1211 of the coolant flow path are easily adjusted to be in axial communication with each other.
  • the drive system according to the present invention can cool the inverter 140 and the motor 110 by allowing the coolant to flow along the single coolant flow path inside the inverter housing 141 and the motor housing 111.
  • Cooling water cooled in the cooling water circulation system may be introduced through the cooling water inlet 1111 of the motor housing 111.
  • the coolant introduced into the motor housing 111 flows into the inverter housing 141 to cool the inverter 140 first, and then flows back into the motor housing 111 from the inverter housing 141.
  • the motor 110 may be secondarily cooled.
  • the reason why the inverter 140 is cooled first and then the motor 110 is cooled is because the temperature of the heat generated by the inverter 140 is higher than that of the heat generated by the motor 110. Cooling the after-motor 110 is more effective in terms of cooling efficiency.
  • the temperature of the coolant flowing from the motor housing 111 to the inverter housing 141 is higher than that of the reverse case, and thus the inverter housing 141.
  • the amount of heat dissipated in the heat exchanger plate can only be reduced by that much.
  • the inverter 140 in order to increase the heat dissipation performance of the cooling water, it is preferable to cool the inverter 140 first and then cool the electric motor 110.
  • the heat exchange cell 132 of the expansion unit 130 forms an oil channel 131, and the oil is counterclockwise from the bottom of the motor housing 111 to the top direction along the oil channel 131.
  • oil can absorb more heat from the stator coils when directly injected into the stator coils.
  • the coolant inlet hole 143 and the coolant outlet hole for communicating the second coolant passage 142 and the first coolant passage 120. Since 144 is formed on the rear surface of the inverter housing 141, the cooling water flow path of the inverter 140 and the cooling water flow path of the electric motor 110 may be formed as a single flow path in the housing.
  • the vehicle can be lighter and smaller in size.
  • the driving distance can be extended with respect to the charge amount of the same battery, and the packaging of the drive system is easy.
  • FIG. 12 is a conceptual view illustrating a cooling structure of the inverter housing 250 and the motor housing 210 according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is an outer housing 211 viewed in the XIII-XIII direction in FIG. 12.
  • 14 is a cross-sectional view taken along XIV-XIV in FIG. 12, and
  • FIG. 15 is a multi-coolant in the inner housing 240 after removing the outer housing 211 of the motor housing 210 in FIG. 12.
  • a channel 242 Moti-Cooling Water channel
  • the motor housing 210 is composed of an outer housing 211 and an inner housing 240 disposed on the outer and inner sides in the radial direction, respectively, and the multi coolant along the circumferential direction on the inner housing 240.
  • the channel 242 is different from the first embodiment in that it is formed.
  • Components such as the second coolant flow path 253, the coolant inlet hole 251, the coolant outlet hole 252, and the heat exchange plate 260 formed on the rear cover 254 of the inverter housing 250 are the first embodiment described above. Since it is the same as the example, duplicate description will be omitted.
  • the motor housing 111 of the first embodiment may be composed of one piece, but the motor housing 210 of the second embodiment may be composed of the outer housing 211 and two pieces of the inner housing 240. .
  • Each of the outer housing 211 and the inner housing 240 may be formed in a cylindrical shape.
  • the inner housing 240 is forcibly pressed into and coupled to the inside of the outer housing 211, so that the outer circumference of the inner housing 240 and the inner circumference of the outer housing 211 may be in close contact with each other.
  • the outer housing 211 may further include a semi-cylindrical extension 212 extending radially.
  • a plurality of heat exchange cells 220 may be provided in the expansion part 212.
  • the plurality of heat exchange cells 220 may form an oil passage 232.
  • the plurality of heat exchange cells 220 may extend along the longitudinal direction of the outer housing 211.
  • the plurality of heat exchange cells 220 may be partitioned along the circumferential direction by the plurality of partition walls 230.
  • the plurality of dividing walls 230 may extend in the longitudinal direction of the outer housing 211 and may be spaced apart in the circumferential direction.
  • a plurality of communication passages 231 are formed at the front end or the rear end of the plurality of dividing walls 230, so that the plurality of communication passages 231 may connect the plurality of heat exchange cells 220 in a circumferential direction. .
  • the plurality of communication passages 231 are arranged in a zigzag form along the circumferential direction, so that the oil may move in a zigzag form along the oil passage 232.
  • the plurality of heat exchange cells 220 may be composed of first to Lth heat exchange cells 22L.
  • the plurality of heat exchange cells 220 may be composed of five heat exchange cells 220.
  • the first heat exchange cell 221 is connected in communication with the oil inlet 233, the oil may be introduced into the first heat exchange cell 221 through the oil inlet 233.
  • An oil communication hole may be formed on the upper surface of the first heat exchange cell 221 so as to communicate with the oil inlet 233.
  • the L-th heat exchange cell 22L (the fifth heat exchange cell 220) may be connected in communication with the oil injection hole 234, and oil may be injected into the inner housing 240 through the oil injection hole 234.
  • An oil communication hole may be formed on the bottom surface of the Lth heat exchange cell 22L so as to communicate with the oil injection hole 234.
  • the first heat exchange cell 221 has a cell outlet hole, so that oil may move from the first heat exchange cell 221 to the oil inlet of the oil pump 237 through the cell outlet hole.
  • the second heat exchange cell 222 is formed with a cell inlet hole, the oil circulated by the oil pump 237 may be introduced into the second heat exchange cell 222.
  • Inner housing 240 may include a plurality of coolant channels 242. Each of the plurality of cooling water channels 242 may extend along the circumferential direction to form a first cooling water flow path 241. The plurality of coolant channels 242 may be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the inner housing 240.
  • the plurality of coolant channels 242 may be formed by the plurality of flow path forming units 243.
  • Each of the plurality of flow path forming portions 243 may extend in the circumferential direction and protrude radially outward from the circumferential surface of the inner housing 240.
  • the plurality of coolant channels 242 and the plurality of flow path forming parts 243 may be alternately disposed along the length direction.
  • the bridge 244 (Bridge) may be provided at an upper end of the inner housing 240.
  • the bridge 244 serves as a bridge connecting the oil passage 232 of the outer housing 211 and the inner side of the inner housing 240 to inject oil into the inner housing 240.
  • the bridge 244 may extend along the longitudinal direction of the inner housing 240.
  • the bridge 244 may protrude radially outward.
  • a plurality of oil injection holes 234 may be disposed at the front and rear ends of the bridge 244, and the plurality of oil injection holes 234 may be formed to penetrate along the radial direction.
  • the upper end of the oil injection hole 234 may be connected to communicate with the cell outlet hole of the L-th heat exchange cell 22L, and the lower end of the oil injection hole 234 may be connected to communicate with the inner space of the inner housing 240.
  • the oil injection hole 234 may inject oil into the end coil of the stator coil.
  • a coolant inlet 2111 and a coolant outlet 2112 may be formed at an upper portion of the outer housing 211.
  • the cooling water inlet 2111 and the cooling water outlet 2112 are connected to the cooling water circulation system, and the cooling water cooled from the cooling water circulation system flows into the first cooling water flow path 241 of the inner housing 240 through the cooling water inlet 2111.
  • the cooling water heated in the one cooling water flow passage 241 may be discharged through the cooling water outlet 2112 and circulated to the cooling water circulation system.
  • the cooling water inlet 2111 may be spaced apart from the bridge 244 at a first interval along the circumferential direction.
  • the coolant outlet 2112 may be spaced apart from the bridge 244 at a second interval along the circumferential direction.
  • the first interval may be greater than the second interval.
  • the cooling water inlet 2111 may be spaced apart from the front end of the outer housing 211 at a predetermined interval rearward along the longitudinal direction.
  • the coolant outlet 2112 may be formed at the rear end of the outer housing 211 to be spaced apart from the coolant inlet 2111 along the longitudinal direction.
  • the coolant introduced from the coolant inlet 2111 may be configured to flow into the second coolant flow path 253 of the inverter housing 250.
  • the coolant inlet 2111 may communicate with the coolant inlet hole 251 formed in the rear cover 254 of the inverter housing 250.
  • the first partition 2245 and the second partition 2245 may protrude radially outward from the inner housing 240.
  • the first partition wall 2251 may extend to cross the coolant inlet 2111 and the coolant outlet 2112 to prevent the coolant introduced through the coolant inlet 2111 from moving to the coolant outlet 2112.
  • the first partition wall 2251 may be formed in a curved shape.
  • the front end portion of the first partition wall 2251 may be connected to one side along the circumferential direction of the coolant inlet hole 251, and the rear end portion of the first partition wall 2245 may be connected to the rear end portion of the bridge 244.
  • the rear end portion of the first partition wall 2251 may be disposed to be spaced forward from the rear end of the inner housing 240.
  • the second partition 2245 may extend in a direction crossing the first partition 2245.
  • the second partition wall 2452 may extend along the longitudinal direction of the inner housing 240.
  • the front end portion of the second partition wall 2452 is connected to the other side along the circumferential direction of the coolant inlet hole 251, and the rear end portion of the second partition wall 2452 is spaced apart from each other in an intermediate point of the first partition wall 2245. It may be configured to be connected to the point crossing between the cooling water inlet 2111 and the cooling water outlet 2112.
  • the second partition 2245 may be spaced apart from the bridge 244 along the circumferential direction.
  • the first and second partitions 2251 and 2452 may be spaced apart from each other along the circumferential direction to correspond to the arc length of the coolant inlet hole 251.
  • the first and second partitions 2251 and 2452 form a coolant outlet guide part 2251 for guiding the coolant introduced through the coolant inlet 2111 to the second coolant flow path 253 of the inverter housing 250. can do.
  • the second partition 2452 and the bridge 244 may be spaced apart from each other along the circumferential direction to correspond to the arc length of the cooling water outlet hole 252.
  • the rear part of the second partition wall 2452, the bridge 244, and the first partition wall 2245 receives the coolant flowing out of the second coolant flow path 253 of the inverter housing 250 and passes the first coolant flow path of the motor housing 210 ( Cooling water inlet guide portion (2462) to guide to 241 may be formed.
  • the coolant inlet guide portion 2246 may be formed to communicate with the coolant outlet hole 252.
  • Cooling water communication holes 2441 may be formed below the bridge 244.
  • the coolant communication hole 2441 may be configured to communicate the coolant inlet guide portion 2242 and the coolant channel 242.
  • the coolant inlet 2111 When the coolant inlet 2111 is radially viewed from the outside of the motor housing 210, the coolant inlet 2111 is along the longitudinal direction of the inner housing 240 from the coolant inlet hole 251 of the inverter housing 250. Spaced rearward, it may be located above the cooling water outflow guide portion (2461) formed between the first and second partitions (2451) (2452).
  • the coolant outlet 2112 When the coolant outlet 2112 is radially viewed from the outside of the motor housing 210, the coolant outlet 2112 is along the longitudinal direction of the inner housing 240 from the coolant outlet hole 252 of the inverter housing 250. Is disposed adjacent to the rear end, it may be located behind the rear end of the second partition (2452).
  • An outlet side common header 2472 may be formed behind the second partition wall 2452.
  • the outflow side common header 2472 collects the coolant flowing out from the plurality of coolant channels 242.
  • One side of each of the plurality of coolant channels 242 may be disposed to be spaced apart from the first partition wall 2251 in the circumferential direction.
  • the outlet side common header 2472 may extend in an arc shape along the circumferential direction from the plurality of coolant channels 242 toward the rear end of the bridge 244. Outflow-side common header 2472 may be formed such that the width of the flow path becomes narrower from the coolant channel 242 to the bridge 244 by the shape of the first partition 2245. When the flow path width is narrowed, the flow rate of the cooling water is increased to increase the flow rate of the cooling water flowing out through the cooling water outlet 2112.
  • the inflow side common header 2471 may be formed in the right side direction (clockwise) of the bridge 244.
  • the inflow common header 2471 distributes the coolant flowing into the plurality of coolant channels 242.
  • the other side of each of the plurality of coolant channels 242 may be disposed circumferentially spaced apart from the bridge 244.
  • the first cooling water flow path 241 inside the motor housing 210 may be formed.
  • the rear cover 254 of the inverter housing 250 may include a coolant accommodating part 2551 to form a second coolant flow path 253.
  • the coolant flows into the coolant outlet guide part 2251 through the coolant inlet 2111, and moves along the longitudinal direction of the coolant outlet guide part 2241.
  • the coolant may be introduced into the second coolant flow path 253 of the inverter housing 250 through the coolant inlet 251 through the coolant inlet hole 251.
  • the coolant moves in the circumferential direction along the second coolant flow path 253 of the inverter housing 250, and cools the inverter.
  • the coolant may be introduced into the motor housing 210 through the coolant outlet hole 252.
  • the coolant may move in the longitudinal direction along the coolant inlet guide portion 2246 of the inner housing 240, and may be introduced into the inlet side common header 2471 through the coolant communication hole 2441 of the bridge 244.
  • the inlet side common header 2471 may distribute the coolant into the plurality of coolant channels 242.
  • the coolant may be distributed in the inlet common header 2471 and move circumferentially along the plurality of coolant channels 242.
  • An intermediate common header 2473 may be further provided at the lowermost end of the inner housing 240.
  • the intermediate common header 2473 may extend along the length of the inner housing 240.
  • the intermediate common header 2473 may have a difference in temperature of the coolant flowing along the coolant channel 242 when the amount of heat of absorption of the coolant is changed for each part along the longitudinal direction of the inner housing 240 during cooling by the coolant, Cooling water may be mixed in the intermediate common header 2473 to uniformly radiate the cooling water with the cooling water channels 242.
  • the coolant may move along the plurality of coolant channels 242 past the intermediate common header 2473, rejoin at the outlet common header 2472 and flow out of the coolant outlet 2112 to the coolant circulation system for cooling.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 구동시스템에 관한 것으로서, 상부에 냉각수 유입구와 냉각수 유출구를 구비하는 모터 하우징; 상기 냉각수 유입구 및 상기 냉각수 유출구와 연통되고, 상기 모터 하우징의 내부에 구비되는 제1냉각수 유로; 상기 모터 하우징과 길이방향으로 마주하게 후방면을 형성하는 후방 커버를 구비하는 인버터 하우징; 상기 후방 커버의 내측에 배치되고, 내측에 제2냉각수 유로를 형성하는 열교환판; 상기 냉각수 유입구로부터 상기 모터 하우징의 축방향을 따라 연장되는 상기 제1냉각수 유로의 일부와 연통되게 상기 후방 커버의 상부에 형성되어, 상기 냉각수 유입구를 통해 유입된 냉각수를 상기 제2냉각수 유로로 직접 유입시키는 냉각수 유입홀; 및 상기 냉각수 유입홀과 원주방향을 따라 이격되게 상기 후방 커버의 상부에 형성되어, 상기 제2냉각수 유로를 따라 이동하며 상기 열교환판을 냉각한 냉각수를 상기 제1냉각수 유로로 유출시키는 냉각수 유출홀을 포함한다.

Description

전기자동차용 구동시스템
본 발명은 전동기와 인버터를 함께 냉각하는 전기자동차용 구동시스템의 냉각 구조에 관한 것이다.
최근 차량의 주행용 구동원으로 전동기를 구비하는 전기자동차(하이브리드 차량 포함)는 미세먼지 등 이물질의 배출을 저감할 수 있어서 친환경 자동차로 각광받고 있다.
전기자동차의 구동시스템은 동력원을 제공하는 전동기와, 전동기를 구동하는 인버터를 구비할 수 있다.
전동기는 스테이터와 로터 상호 간에 전자기적 상호작용에 의해 회전력을 발생시킬 수 있다.
인버터는 IGBT(Insulated Gate bipolar Transistor)의 스위칭으로 배터리의 DC 전압에서 3상 AC 전압으로 변환시켜 전동기에 공급함으로써 전동기를 구동할 수 있다.
한편, 전기자동차용 구동시스템에 있어서, 모터와 인버터에서 발생하는 열을 냉각하는 것이 구동시스템의 소형화 및 효율 향상 측면에서 중요한 역할을 한다.
도 1은 종래의 전기자동차용 구동시스템(1)의 냉각 작용을 설명하기 위한 개념도이다.
종래의 경우 전동기(2)와 인버터(3)를 냉각하기 위한 별도의 냉각 유로를 각각 구비하고 있다.
인버터 하우징(3a)에 냉각수 유입구(4)와 냉각수 유출구(5)가 형성되어, 냉각수가 냉각수 유입구(4)를 통해 인버터(3) 내부의 냉각유로로 유입되어 인버터(3)를 냉각한 후 냉각수 유출구(5)를 통해 유출될 수 있다.
모터 하우징(2a)에 냉각수 유입구(6)와 냉각수 유출구(8)가 형성되고, 인버터 하우징(3a)의 냉각수 유출구(5)와 모터 하우징(2a)의 냉각수 유입구(6)를 연결하는 별도의 냉각수 유도관(7)이 연결되어 있다.
인버터(3)에서 유출된 냉각수는 인버터 하우징(3a) 외부의 냉각수 유도관(7)을 따라 모터 하우징(2a)의 냉각수 유입구(6)로 이동하고, 냉각수 유입구(6)를 통해 모터 냉각유로로 유입되어 전동기(2)를 냉각한 후 냉각수 유출구(8)를 통해 유출될 수 있다.
그러나, 종래와 같이 전동기(2)와 인버터(3)를 냉각하기 위한 별도의 냉각수 유도관(7)을 형성하게 되면 차량의 경량화 및 소형화 측면에서 불리한 구조를 갖게 된다.
이로 인해, 구동시스템(1)의 중량이 증가하고 크기가 증대될 경우에 동일 배터리의 충전량으로 주행가능거리가 짧아지고, 구동시스템(1)의 패키징이 어려워지는 문제점이 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 전동기와 인버터를 냉각하기 위한 냉각유로를 하우징 내부에 단일 유로로 형성하여 전동기의 효율 및 성능을 높이면서 차량 경량화 및 소형화에 크게 기여할 수 있는 전기자동차용 구동 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기자동차용 구동시스템은, 내측에 스테이터와 로터를 수용하고, 상부에 냉각수 유입구와 냉각수 유출구를 구비하는 모터 하우징; 상기 냉각수 유입구 및 상기 냉각수 유출구와 연통되고, 상기 모터 하우징의 내부에 구비되는 제1냉각수 유로; 상기 모터 하우징과 길이방향으로 마주하게 후방면을 형성하는 후방 커버를 구비하는 인버터 하우징; 상기 후방 커버의 내측에 배치되고, 내측에 제2냉각수 유로를 형성하는 열교환판; 상기 냉각수 유입구로부터 상기 모터 하우징의 축방향을 따라 연장되는 상기 제1냉각수 유로의 일부와 연통되게 상기 후방 커버의 상부에 형성되어, 상기 냉각수 유입구를 통해 유입된 냉각수를 상기 제2냉각수 유로로 직접 유입시키는 냉각수 유입홀; 및 상기 냉각수 유입홀과 원주방향을 따라 이격되게 상기 후방 커버의 상부에 형성되어, 상기 제2냉각수 유로를 따라 이동하며 상기 열교환판을 냉각한 냉각수를 상기 제1냉각수 유로로 유출시키는 냉각수 유출홀을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1냉각수 유로는, 상기 모터 하우징의 내부에 길이방향을 따라 연장되는 제1열교환셀 내지 제N열교환셀; 상기 제1열교환셀 내지 제N열교환셀을 원주방향을 따라 이격되도록 구획하는 복수의 분할벽; 및 상기 복수의 분할벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되어 상기 제1열교환셀 내지 제N열교환셀을 원주방향으로 연통시키는 복수의 연통유로를 포함하여, 상기 냉각수를 상기 제1열교환셀로부터 상기 제N열교환셀을 향해 시계방향을 따라 지그재그 형태로 이동시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1열교환셀은 상기 냉각수 유출홀과 연통되게 형성되고, 상기 제N열교환셀은 상기 냉각수 유입홀과 연통되게 형성되어, 상기 냉각수 유입구를 유입된 냉각수를 상기 제2냉각수 유로로 직접 안내할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제N열교환셀의 내부에 격막이 형성되고, 상기 격막은 상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 유출구를 구획할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 모터 하우징은 반경방향을 따라 연장되고, 내부에 오일 유로를 구비하는 확장부를 더 포함하고, 상기 오일 유로는, 상기 확장부의 내부에 길이방향을 따라 연장되는 제1열교환셀 내지 제M열교환셀; 상기 제1열교환셀 내지 제M열교환셀을 원주방향을 따라 이격되도록 구획하는 복수의 분할벽; 및 상기 복수의 분할벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되어 상기 제1열교환셀 내지 제M열교환셀을 원주방향으로 연통시키는 복수의 연통유로를 포함하여, 상기 오일을 상기 모터 하우징의 최하단에 위치하는 상기 제1열교환셀로부터 상기 모터 하우징의 최상단에 위치하는 제M열교환셀을 향해 반시계방향을 따라 지그재그 형태로 이동시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1냉각수 유로에 구비되는 복수의 분할벽 중 최상단에 위치하는 분할벽에 상기 제M열교환셀과 연통되게 반경방향으로 연장되어, 상기 오일을 모터 하우징의 내측으로 분사하는 복수의 오일 분사구를 구비할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 제1냉각수 유로는, 상기 모터 하우징의 내부에 원주방향을 따라 연장되고, 상기 모터 하우징의 길이방향을 따라 이격 배치되는 복수의 유로형성부; 상기 냉각수가 원주방향을 따라 흐르도록 상기 복수의 유로형성부 사이에 형성되는 복수의 냉각수 채널; 상기 복수의 냉각수 채널의 일단에 형성되어, 상기 냉각수를 상기 복수의 냉각수 채널로 분배하는 유입측 공통헤더; 및 상기 복수의 냉각수 채널의 타단에 형성되어, 상기 냉각수를 상기 복수의 냉각수 채널로부터 수집하는 유출측 공통헤더를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 모터 하우징은, 상기 제1냉각수 유로를 내부에 형성하는 이너 하우징; 상기 이너 하우징을 감싸도록 상기 이너 하우징의 외측에 배치되는 아우터 하우징; 및 상기 아우터 하우징에서 반경방향으로 확장되게 연장되고, 내부에 오일 유로를 형성하는 확장부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 오일 유로는, 상기 확장부의 내부에 길이방향을 따라 연장되는 제1열교환셀 내지 제L열교환셀; 상기 제1열교환셀 내지 제L열교환셀을 원주방향을 따라 이격되도록 구획하는 복수의 분할벽; 및 상기 복수의 분할벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되어 상기 제1열교환셀 내지 제L열교환셀을 원주방향으로 연통시키는 복수의 연통유로를 포함하여, 상기 오일을 상기 확장부의 최하단에 위치하는 제1열교환셀로부터 상기 확장부의 최상단에 위치하는 제L열교환셀을 향해 반시계방향을 따라 지그재그 형태로 이동시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 이너 하우징은, 상기 이너 하우징의 최상단에 길이방향을 따라 연장되는 브릿지; 및 상기 브릿지의 전단부와 후단부에 각각 형성되어, 오일을 상기 이너 하우징의 내측으로 분사하는 복수의 오일 분사구를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 이너 하우징은, 일단은 상기 냉각수 유입홀의 원주방향을 따라 일단과 연결되고, 타단은 상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 유출구 사이를 가로지르는 방향으로 연장되어 상기 브릿지의 후단부와 연결되는 제1격벽; 일측은 상기 냉각수 유입홀의 원주방향을 따라 타단과 연결되고, 타측은 상기 이너 하우징의 길이방향을 따라 연장되어 상기 제1격벽과 연결되는 제2격벽; 및 상기 제1격벽과 상기 제2격벽 사이에 형성되고, 상기 냉각수 유입구를 통해 유입된 냉각수를 상기 냉각수 유입홀로 유출시키는 냉각수 유출가이드부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 이너 하우징은, 상기 냉각수 유출홀과 연통되게 상기 제2격벽, 상기 브릿지 및 상기 제1격벽의 후방부 사이에 형성되어, 상기 냉각수 유출홀을 통해 상기 이너 하우징의 내부로 유입된 냉각수를 상기 유입측 공통헤더로 안내하는 냉각수 유입가이드부를 더 포함하고, 상기 브리지는 하부에 상기 냉각수 유입가이드부와 상기 유입측 공통헤더를 연통시키는 냉각수 연통홀을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 전기자동차용 구동시스템의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
첫째, 인버터 하우징와 모터 하우징를 축방향으로 결합하되, 인버터 하우징의 냉각수 유로와 모터 하우징의 냉각수 유로를 연통시키기 위한 냉각수 유입홀과 냉각수 유출홀이 인버터 하우징의 후면에 형성됨으로써, 인버터의 냉각수 유로와 전동기의 냉각수 유로가 하우징 내에서 단일 유로로 형성될 수 있다.
둘째, 인버터의 냉각수 유로와 전동기의 냉각수 유로를 연결시켜주는 냉각수 유도관이 필요 없으므로, 차량의 경량화 및 소형화가 가능하다.
셋째, 차량의 경량화 및 소형화를 통해 동일 배터리의 충전량 대비 주행가능거리가 연장될 수 있고, 구동 시스템의 패키징이 용이하다.
도 1은 종래의 전기자동차용 구동시스템의 냉각 작용을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기자동차용 구동시스템의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에서 인버터 하우징과 모터 하우징 사이에 흐르는 냉각수의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 3에서 인버터 열교환판, 인버터 하우징, 및 모터 하우징이 축방향으로 분해된 모습을 보여준 측면도이다.
도 5는 도 3에서 V방향을 따라 바라본 정면도이다.
도 6은 도 5에서 VI-VI를 따라 취한 단면도이고, 도 7은 도 5에서 VII-VII를 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 4에서 VIII-VIII를 따라 모터 하우징을 축방향으로 바라본 모습을 보여주는 정면도이다.
도 9는 도 4에서 IX-IX를 따라 인버터 하우징을 축방향을 바라본 모습을 보여주는 정면도이다.
도 10은 도 4에서 X-X를 따라 인버터 열교환판을 축방향으로 바라본 모습을 보여주는 정면도이다.
도 11은 도 10에서 인버터 열교환판의 배면을 보여주는 배면도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 인버터 하우징과 모터 하우징의 냉각 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 도 12에서 XIII-XIII방향으로 바라본 아우터 하우징의 모습을 보여주는 정면도이다.
도 14는 도 12에서 XIV-XIV을 따라 취한 단면도이다.
도 15는 도 12에서 모터 하우징의 아우터 하우징을 제거한 후 이너 하우징에 멀티 냉각수 채널(Muti-Cooling Water channel)이 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기자동차용 구동시스템(100)의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2에서 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111) 사이에 흐르는 냉각수의 이동경로를 보여주는 개념도이고, 도 4는 도 3에서 인버터(140) 열교환판(150), 인버터 하우징(141), 및 모터 하우징(111)이 축방향으로 분해된 모습을 보여준 측면도이고, 도 5는 도 3에서 V방향을 따라 바라본 정면도이고, 도 6은 도 5에서 VI-VI를 따라 취한 단면도이고, 도 7은 도 5에서 VII-VII를 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 4에서 VIII-VIII를 따라 모터 하우징(111)을 축방향으로 바라본 모습을 보여주는 정면도이고, 도 9는 도 4에서 IX-IX를 따라 인버터 하우징(141)을 축방향을 바라본 모습을 보여주는 정면도이고, 도 10은 도 4에서 X-X를 따라 인버터(140) 열교환판(150)을 축방향으로 바라본 모습을 보여주는 정면도이고, 도 11은 도 10에서 인버터(140) 열교환판(150)의 배면을 보여주는 배면도이다.
구동시스템(100)은 전동기(110)와 인버터(140)로 구성될 수 있다.
전동기(110)는 스테이터와 로터를 구비하고, 스테이터는 스테이터 코어와 스테이터 코일을 구비하고, 로터는 스테이터 코어의 내측에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.
로터는 로터코어와 영구자석을 구비할 수 있다. 회전축은 로터코어의 내측 중앙에 배치될 수 있다.
스테이터 코일에 3상 전원이 인가될 경우 자기장이 발생하고, 자기장에 의해 로터가 회전되며, 동력을 발생시킨다.
인버터(140)는 배터리로부터 인가된 DC 전압을 IGBT 등의 스위칭 소자를 이용하여 AC 전압을 변화시켜 전동기(110)에 공급할 수 있다.
구동시스템(100)의 외관은 프런트 커버(101), 인버터 하우징(141), 모터 하우징(111), 리어 커버(102)로 구성될 수 있다.
인버터 하우징(141)은 스위칭 소자 등 전자 부품을 내부에 수용하도록 원통 형태로 구성될 수 있다.
모터 하우징(111)은 스테이터 및 로터를 내부에 수용하도록 원통 형태로 구성될 수 있다.
인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)은 축방향으로 따라 전후방에 배치되어 서로 결합될 수 있다.
프런트 커버(101)는 회전축의 축방향을 따라 인버터 하우징(141)의 전방을 덮고, 리어 커버(102)는 모터 하우징(111)의 후방을 덮도록 구성될 수 있다.
프런트 커버(101), 인버터 하우징(141), 모터 하우징(111) 및 리어 커버(102) 각각은 상호 간에 축방향으로 결합되도록 복수의 체결부(103)를 구비할 수 있다. 복수의 체결부(103) 각각은 반경방향 외측으로 돌출 형성되고, 원주방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다.
인버터 하우징(141)의 체결부(103)는 인버터 하우징(141)의 길이방향을 따라 전단부와 후단부 각각에 형성되어, 인버터 하우징(141)의 전단부가 프런트 커버(101)와 볼트에 의해 축방향을 따라 체결되고, 인버터 하우징(141)의 후단부가 모터 하우징(111)의 전단부와 볼트에 의해 축방향을 따라 체결될 수 있다.
모터 하우징(111)의 체결부(103)는 모터 하우징(111)의 길이방향을 따라 전단부와 후단부 각각에 형성되어, 모터 하우징(111)의 전단부가 인버터 하우징(141)의 후단부와 볼트에 의해 축방향을 따라 체결되고, 모터 하우징(111)의 후단부가 리어 커버(102)와 볼트에 의해 축방향을 따라 체결될 수 있다.
모터 하우징(111)과 인버터 하우징(141) 각각은 제1 및 제2냉각수 유로(142)를 구비할 수 있다.
제1냉각수 유로(120)는 모터 하우징(111)의 내부에 형성될 수 있다.
모터 하우징(111)의 상부에 냉각수 유입구(1111)와 냉각수 유출구(1112)가 돌출 형성되고, 냉각수 유입구(1111)와 냉각수 유출구(1112)는 외부에 별도로 구비되는 냉각수 순환계와 연결될 수 있다.
모터 하우징(111)의 내부에 냉각수 유입구(1111)와 냉각수 유출구(1112)를 구획하기 위한 격막(1113, 도 6 참조)이 형성될 수 있다.
냉각수 순환계는 차량에 구비되는 라디에이터와 복수의 냉각수 배관을 포함할 수 있다. 복수의 냉각수 배관 중 하나는 라디에이터와 냉각수 유입구(1111)를 연결하고, 다른 하나는 라디에이터와 냉각수 유출구(1112)를 연결할 수 있다.
냉각수 유입구(1111)는 제1냉각수 유로(120)와 연통되게 연결될 수 있다.
제1냉각수 유로(120)는 제2냉각수 유로(142)와 연통되게 연결될 수 있다.
제1냉각수 유로(120)는 모터 하우징(111)의 길이방향 또는 축방향을 따라 연장되어, 냉각수는 모터 하우징(111)에서 인버터 하우징(141)을 향하여 이동할 수 있다.
제2냉각수 유로(142)는 인버터 하우징(141)의 후면을 형성하는 후방 커버(1411)에 형성될 수 있다.
제2냉각수 유로(142)는 후방 커버(1411)에서 링 형상으로 원주방향을 따라 연장될 수 있다. 냉각수는 인버터 하우징(141)의 후방 커버(1411)에서 반시계방향으로 이동할 수 있다.
인버터 하우징(141)의 후방 커버(1411)에 냉각수 유입홀(143)과 냉각수 유출홀(144)이 형성되어, 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)이 서로 축방향으로 연통될 수 있다.
냉각수 유입홀(143)은 모터 하우징(111)에서 인버터 하우징(141)으로 냉각수를 유입시키기 위한 연통홀이고, 냉각수 유출홀(144)은 인버터 하우징(141)에서 모터 하우징(111)으로 냉각수를 유출시키기 위한 연통홀이다.
냉각수 유입홀(143)과 냉각수 유출홀(144) 각각은 후방 커버(1411)의 상부에서 폭이 좁고 길이가 긴 원호 형상의 슬롯(slot) 형태로 원주방향을 따라 연장될 수 있다. 냉각수 유입홀(143)과 냉각수 유출홀(144)은 원주방향으로 좌측과 우측에 각각 이격 배치될 수 있다.
인버터 하우징(141)에 수용되는 전기전자부품을 냉각하기 위해 인버터 하우징(141)의 내부에 열교환판(150)이 구비될 수 있다. 열교환판(150)은 제2냉각수 유로(142)를 형성하도록 후방 커버(1411)와 일정한 간격을 두고 이격 배치될 수 있다.
열교환판(150)의 중앙부에 회전축이 관통되도록 중심홀이 형성되어 있다. 열교환판(150)은 냉각수 유입홀(143)과 냉각수 유출홀(144) 사이를 가로지르는 방향으로 중심홀의 상단부에서 반경방향을 따라 연장되는 중심 격벽(152)을 구비할 수 있다.
중심 격벽(152)은 냉각수 유입홀(143)을 통해 유입된 냉각수가 열교환판(150)의 배면과 후방 커버(1411)의 내측면 사이에 형성되는 냉각수 유로를 양측으로 분할할 수 있다. 중심 격벽(152)을 중심으로 제2냉각수 유로(142)는 일측이 냉각수 유입홀(143)과 연통되고, 타측이 냉각수 유출홀(144)과 연통될 수 있다.
중심 격벽(152)에 의해 냉각수 유입홀(143)을 통해 인버터 하우징(141)의 내측으로 유입된 냉각수는 제2냉각수 유로(142)를 따라 반시계방향으로 회전 이동할 수 있다.
후방 커버(1411)의 내측면에 냉각수를 수용하는 냉각수 수용부(145)가 형성될 수 있다. 냉각수 수용부(145)는 후방 커버(1411)의 두께방향으로 오목하게 형성될 수 있다. 냉각수 수용부(145)는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
후방 커버(1411)의 내측면에 냉각수 유입홀(143)과 냉각수 유출홀(144) 각각을 냉각수 수용부(145)에 독립적으로 연통시키기 위한 복수의 연통부(1452)가 반경방향을 따라 냉각수 수용부(145)의 상측으로 연장될 수 있다.
냉각수 유입홀(143)과 냉각수 유출홀(144)을 서로 구획하기 위한 구획벽(1451)이 냉각수 유입홀(143)과 냉각수 유출홀(144) 사이에 반경방향으로 연장될 수 있다. 구획벽(1451)의 내측 단부는 중심 격벽(152)의 상단부와 반경방향으로 서로 인접하거나 접촉 가능하게 배치될 수 있다.
냉각수 수용부(145)의 내측 가장자리부를 따라 밀봉부재(1453)가 설치될 수 있다. 밀봉부재(1453)는 링 형상으로 형성되고, 밀봉부재(1453)의 상측에서 복수의 연통부(1452)의 가장자리부를 따라 연장되는 연장부(1454)가 더 형성될 수 있다. 밀봉부재(1453)는 냉각수가 제2냉각수 유로(142)에서 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
후방 커버(1411)와 길이방향으로 마주보게 배치되는 열교환판(150)의 일면에는 복수의 열교환핀(151)이 원통 형상의 막대 형태로 축방향으로 돌출 형성되어, 열교환판(150)과 냉각수 사이의 열교환 면적을 확장시킬 수 있다.
복수의 열교환핀(151)은 반경방향을 따라 지그재그 형태로 배치되어, 열교환 효율을 높일 수 있다.
열교환판(150)의 배면 중앙에는 결합리브(153)가 중심홀의 원주방향을 따라 원통 형태로 돌출 형성되어, 후방 커버(1411)와 볼트에 의해 축방향으로 체결될 수 있다.
후방 커버(1411)는 인버터 하우징(141)의 내측공간과 모터 하우징(111)의 내측공간을 구획하도록 인버터 하우징(141)의 후단부에 반경방향으로 연장될 수 있다.
후방 커버(1411)의 중앙에 베어링 수용부(149)가 모터 하우징(111)을 향해 축방향을 따라 돌출 형성될 수 있다. 베어링 수용부(149)는 내부에 베어링을 수용하도록 원통형상으로 형성될 수 있다.
베어링 수용부(149)는 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)의 조립 시 모터 하우징(111)의 내측에 수용될 수 있다. 베어링 수용부(149)의 내측에 회전축 수용부(1491)가 형성되어, 회전축이 관통될 수 있다.
후방 커버(1411)의 중앙에 결합리브(146)가 베어링 수용부(149)와 반대방향으로 축방향을 따라 돌출 형성될 수 있다. 열교환판(150)의 결합리브(153)는 후방 커버(1411)의 결합리브(146)와 반경방향으로 중첩되게 결합될 수 있다. 두 결합리브(146, 153) 중 어느 하나는 다른 하나의 내부에 삽입될 수 있다. 본 실시예에서는 후방 커버(1411)의 결합리브(146)가 열교환판(150)의 결합리브(153) 내부에 삽입된 모습을 보여준다.
후방 커버(1411)의 내측면 가장자리부에 복수의 결합돌기(147)가 형성될 수 있다. 복수의 결합돌기(147)는 원주방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
열교환판(150)의 가장자리부에 복수의 결합홀이 형성될 수 있다. 복수의 결합홀 각각은 결합돌기(147)와 열교환판(150)의 두께방향으로 대응되게 배치되어, 결합돌기(147)가 결합홀에 삽입 결합되어, 열교환판(150)이 인버터 하우징(141) 내부에서 회전하거나 상하좌우로 흔들림을 방지할 수 있다.
제1냉각수 유로(120)는 복수의 열교환셀(121)을 구비할 수 있다.
복수의 열교환셀(121) 각각은 모터 하우징(111)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 복수의 열교환셀(121)은 복수의 분할벽(122)에 의해 원주방향을 따라 상호 간에 분할되며, 원주방향으로 이격 배치될 수 있다.
복수의 열교환셀(121) 각각은 전후방향으로 개방되게 형성될 수 있다. 복수의 열교환셀(121) 각각은 전단부가 인버터 하우징(141)의 후방 커버(1411)에 의해 덮이고, 후단부가 리어 커버(102)에 의해 덮이도록 배치될 수 있다.
복수의 분할벽(122) 각각은 모터 하우징(111)의 길이방향을 따라 연장되고, 원주방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
복수의 분할벽(122)은 모터 하우징(111)보다 길이가 짧게 형성될 수 있다. 각 분할벽(122)의 길이방향을 따라 전단 혹은 후단은 모터 하우징(111)의 길이방향을 따라 전단 또는 후단과 각각 반경방향으로 중첩되게 형성될 수 있다.
예를 들어, 복수의 분할벽(122) 중 하나의 분할벽(122)의 전단부는 모터 하우징(111)의 전단부와 반경방향으로 중첩되게 배치되면, 분할벽(122)의 후단부는 모터 하우징(111)의 후단부로부터 길이방향을 따라 전방으로 이격 배치될 수 있다.
또한, 다른 하나의 분할벽(122)의 후단부는 모터 하우징(111)의 후단부와 반경방향으로 중첩되게 배치되면, 분할벽(122)의 전단부는 모터 하우징(111)의 전단부로부터 길이방향을 따라 후방으로 이격 배치될 수 있다.
복수의 분할벽(122) 각각에 연통유로(123)가 형성되어, 복수의 열교환셀(121)을 연통시킬 수 있다. 복수의 연통유로(123)는 원주방향을 따라 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
연통유로(123)는 모터 하우징(111)의 길이방향을 따라 분할벽(122)의 후단부와 모터 하우징(111)의 후단부 사이에 형성되거나, 분할벽(122)의 전단부와 모터 하우징(111)의 전단부 사이에 형성될 수 있다.
복수의 열교환셀(121)은 냉각수 유출홀(144)과 연통되는 제1열교환셀(1211); 냉각수 유출구(1112)와 연통되는 제N열교환셀(121N); 제1열교환셀(1211)과 제N열교환셀(121N) 사이에 시계 방향 순서대로 배치되는 제2 내지 제N-1열교환셀(1212~121N-1)로 구성될 수 있다.
제N열교환셀(121N)은 모터 하우징(111)의 상부에 형성된 냉각수 유입구(1111)와 연통되고, 모터 하우징(111)의 전단에 배치되는 인버터 하우징(141)의 냉각수 유입홀(143)과 연통될 수 있다.
복수의 열교환셀(121)은 상하직경방향의 중심선을 기준으로 좌측에 배치되는 5개의 열교환셀(121)과, 우측에 배치되는 7개의 열교환셀(121)을 포함하여 총 12개의 열교환셀(121)로 구성될 수 있다.
좌측에 배치되는 5개의 열교환셀(121)은 우측에 배치되는 7개의 열교환셀(121)에 비해 원주방향을 따라 연장되는 열교환셀(121)의 폭이 더 길게 형성될 수 있다.
이는 우측에 배치되는 7개의 열교환셀(121)은 좌측에 배치되는 5개의 열교환셀(121)에 비해 열교환셀(121)의 개수가 증가되어, 좌측 반원을 따라 흐르는 냉각수의 열교환 시간보다 오른쪽 반원을 따라 흐르는 냉각수의 열교환 시간을 더 연장시키기 위함이다.
좌측 5개의 열교환셀(121)을 따라 흐르는 냉각수는 모터 하우징(111)의 내측면과 접촉되는 스테이터 코어로부터 열을 흡수하고, 우측 7개의 열교환셀(121)을 따라 흐르는 냉각수는 모터 하우징(111)의 내측면과 접촉되는 스테이터 코어뿐만 아니라, 후술할 오일과 열교환을 통해 오일로부터 열을 흡수하도록 구성될 수 있다.
모터 하우징(111)은 우측의 반원 원주면에 반경방향 외측으로 확장되는 반원통 형상의 확장부(130)를 더 포함할 수 있다.
확장부(130)는 내부에 오일이 흐르는 복수의 열교환셀(132)을 구비할 수 있다.
복수의 열교환셀(132) 각각은 모터 하우징(111)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 복수의 열교환셀(132)은 모터 하우징(111)의 길이방향을 따라 연장되는 복수의 분할벽(133)에 의해 모터 하우징(111)의 원주방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
복수의 열교환셀(132)은 복수의 분할벽(133)의 전단부 또는 후단부에 형성되는 연통유로(134)에 의해 서로 연통되게 연결될 수 있다. 복수의 연통유로(134)는 복수의 분할벽(133)에 원주방향을 따라 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
모터 하우징(111)의 내측 저면에 오일 유입구(135)가 형성될 수 있다. 오일 유입구(135)는 복수의 분할벽(133) 중 최하단에 위치하는 분할벽(133)에 반경방향을 따라 관통 형성될 수 있다.
모터 하우징(111)의 내측 최상단에 오일 분사구(136)가 형성될 수 있다. 오일 분사구(136)는 모터 하우징(111)의 전단부와 후단부에 각각 형성되어, 스테이터 코일의 길이방향을 따라 전단부와 후단부에 각각 위치하는 엔드코일로 오일을 분사할 수 있다.
오일 분사구(136)는 복수의 분할벽(133) 중 최상단에 위치하는 분할벽(133)의 전단부와 후단부에 각각 관통 형성될 수 있다.
오일이 흐르는 복수의 열교환셀(132)은 확장부(130)의 최하단에 위치하여 오일 유입구(135)와 연통되는 제1열교환셀(1321); 확장부(130)의 최상단에 위치하여 오일 분사구(136)와 연통되는 제M열교환셀(132M); 및 제1열교환셀(1321) 및 제M열교환셀(132M) 사이에 원주방향을 따라 이격 배치되는 제2 내지 제M-1열교환셀(1322~132M-1)로 구성될 수 있다.
모터 하우징(111)의 우측면에 오일펌프(137)가 장착되고, 오일펌프(137)는 제1열교환셀(1321)로 유입된 오일을 흡입한 후, 오일에 순환동력을 제공하도록 구성될 수 있다.
오일펌프(137)는 고압의 오일을 제2열교환셀(1322)로 유출하도록 구성될 수 있다.
오일의 흡입을 위해 제1열교환셀(1321)과 오일펌프(137)를 연통시키기 위한 오일흡입홀(1371)이 모터 하우징(111)의 우측 하단부 내부에 형성될 수 있다. 오일흡입홀(1371)은 엘보우 형태의 오일연결관이 연결되어, 오일이 오일펌프(137)로 유입될 수 있다.
오일의 토출을 위해 제2열교환셀(1322)과 오일펌프(137)를 연통시키기 위한 오일토출홀(1372)이 모터 하우징(111)의 우측 하방 내부에 형성될 수 있다. 오일토출홀(1372)은 오일흡입홀(1371)보다 높게 위치할 수 있다.
제1열교환셀(1321)과 제2열교환셀(1322)은 분할벽(133)에 의해 구획되어 있고, 제1열교환셀(1321)과 제2열교환셀(1322) 사이의 분할벽(133)에는 다른 분할벽(133)과 달리 연통유로(134)가 형성되어 있지 않다.
이는 제1열교환셀(1321)은 오일 유입구(135)를 통해 유입된 오일을 수용하되, 오일펌프(137)로부터 토출되는 오일이 제2열교환셀(1322)에서 제1열교환셀(1321)로 재유입되는 것을 막음으로, 제2열교환셀(1322)로부터 제M열교환셀(132M)로 오일을 펌핑하는 오일펌프(137)의 압력 손실을 최소화하기 위함이다.
모터 하우징(111)의 전단부에 복수의 체결돌기(138)가 길이방향으로 돌출 형성될 수 있다. 복수의 체결돌기(138)는 원주방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
복수의 체결돌기(138)는 원주방향을 따라 등간격(120도 간격)으로 배치되는 3개의 체결돌기(138)로 구성될 수 있다.
복수의 체결돌기(138) 중 최상단에 위치한 체결돌기(138)는 모터 하우징(111)의 최상단에 위치한 분할벽(122)으로부터 길이방향을 따라 연장되고, 우측에 위치한 체결돌기(138)는 제5 및 제6열교환셀(121) 사이의 분할벽(122)으로부터 길이방향을 따라 연장되고, 좌측에 위치한 체결돌기(138)는 제9 및 제10열교환셀(121) 사이의 분할벽(122)으로부터 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
각 체결돌기(138)는 모터 하우징(111)과 인버터 하우징(141)을 체결하도록 구성될 수 있다.
인버터 하우징(141)의 후방 커버(1411) 가장자리부에 복수의 체결홀(148)이 형성될 수 있다. 복수의 체결홀(148) 각각은 복수의 체결돌기(138)와 대응되는 위치에 두께방향으로 관통 형성될 수 있다.
인버터 하우징(141)의 내부에 길이방향을 따라 삽입 장착되는 열교환 판의 가장자리부에 복수의 체결홀(148)이 형성될 수 있다. 복수의 체결홀(148) 각각은 복수의 체결돌기(138)와 대응되는 위치에 두께방향으로 관통 형성될 수 있다.
모터 하우징(111)의 체결돌기(138)는 인버터 하우징(141)과 열교환 판 각각의 체결홀(148)에 관통 삽입됨으로, 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)이 축방향으로 용이하게 조립될 수 있다.
체결돌기(138)는 인버터 하우징(141)의 체결부(103)와 모터 하우징(111)의 체결부(103)가 볼트에 의한 나사 체결을 하기 전에 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)이 축방향을 따라 서로 결합되어, 상하 좌우로 움직이거나 원주방향으로 회전되는 것을 제한할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)은 체결돌기(138)에 의해 가체결된 상태에서 모터 하우징(111)의 체결부(103)와 인버터 하우징(141)의 체결부(103)를 볼트로 나사 체결함에 따라, 두 구성요소 간의 조립이 완료될 수 있으므로 조립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)은 체결홀(148)과 체결돌기(138)에 의해 축방향을 따라 서로 슬라이드 결합을 허용하나, 원주방향으로 회전을 제한함으로써, 인버터 하우징(141)의 냉각수 유출홀(144)과 냉각수 유로의 제1열교환셀(1211)이 서로 축방향으로 연통되도록 맞추는 것이 용이한 장점이 있다.
이러한 구성에 의한 본 발명의 유수냉 복합 냉각 방식을 적용한 인버터(140) 및 전동기(110) 냉각작용을 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 구동 시스템은 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)의 내부에서 단일 냉각수 유로를 따라 냉각수가 흐르도록 함으로써, 인버터(140)와 전동기(110)를 냉각할 수 있다.
냉각수 순환계에서 냉각된 냉각수는 모터 하우징(111)의 냉각수 유입구(1111)를 통해 유입될 수 있다.
모터 하우징(111)의 내부로 유입된 냉각수는 인버터 하우징(141)의 내부에 유입되어 인버터(140)를 1차로 냉각한 후, 인버터 하우징(141)에서 모터 하우징(111)의 내부로 다시 유입되어 전동기(110)를 2차로 냉각할 수 있다.
인버터(140)를 먼저 냉각한 후 전동기(110)를 냉각하는 이유는 인버터(140)에서 발생하는 열의 온도가 전동기(110)에서 발생하는 열의 온도가 더 높기 때문에, 인버터(140)를 먼저 냉각한 후 전동기(110)를 냉각하는 것이 냉각 효율 측면에서 더욱 효과적이다.
만약 전동기(110)를 먼저 냉각한 후 인버터(140)를 냉각하면, 모터 하우징(111)에서 인버터 하우징(141)으로 넘어오는 냉각수의 온도가 그 반대의 경우보다 더 높기 때문에, 인버터 하우징(141)의 열교환 판에서 방열되는 열량은 그 만큼 줄어들 수밖에 없다.
따라서, 냉각수의 방열 성능을 높이기 위해서는 인버터(140)를 먼저 냉각한 후 전동기(110)를 냉각하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 확장부(130)의 열교환셀(132)은 오일유로(131)를 형성하고, 오일은 오일유로(131)를 따라 모터 하우징(111)의 최하단에서 최상단 방향으로 반시계방향을 따라 이동하면서 냉각수 유로를 따라 흐르는 냉각수와 열교환을 통해 냉각됨으로써, 오일이 스테이터 코일로 직접 분사 시 스테이터 코일로부터 더 많은 열량을 흡수할 수 있다.
또한, 인버터 하우징(141)과 모터 하우징(111)을 축방향으로 결합하되, 제2냉각수 유로(142)와 제1냉각수 유로(120)를 연통시키기 위한 냉각수 유입홀(143)과 냉각수 유출홀(144)이 인버터 하우징(141)의 후면에 형성됨으로써, 인버터(140)의 냉각수 유로와 전동기(110)의 냉각수 유로가 하우징 내에서 단일 유로로 형성될 수 있다.
아울러, 인버터(140)의 냉각수 유로와 전동기(110)의 냉각수 유로를 연결시켜주는 냉각수 유도관이 필요 없으므로, 차량의 경량화 및 소형화가 가능하다.
게다가, 차량의 경량화 및 소형화를 통해 동일 배터리의 충전량 대비 주행가능거리가 연장될 수 있고, 구동 시스템의 패키징이 용이한 장점이 있다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 인버터 하우징(250)과 모터 하우징(210)의 냉각 구조를 설명하기 위한 개념도이고, 도 13은 도 12에서 XIII-XIII방향으로 바라본 아우터 하우징(211)의 모습을 보여주는 정면도이고, 도 14는 도 12에서 XIV-XIV을 따라 취한 단면도이고, 도 15는 도 12에서 모터 하우징(210)의 아우터 하우징(211)을 제거한 후 이너 하우징(240)에 멀티 냉각수 채널(242)(Muti-Cooling Water channel)이 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.
제2실시예에 따른 모터 하우징(210)은 반경방향을 따라 외측과 내측에 각각 배치되는 아우터 하우징(211)과 이너 하우징(240)으로 구성되고, 이너 하우징(240)에 원주방향을 따라 멀티 냉각수 채널(242)이 형성된다는 점에서 제1실시예와 차이가 있다.
인버터 하우징(250)의 후방 커버(254)에 형성된 제2냉각수 유로(253), 냉각수 유입홀(251), 냉각수 유출홀(252), 열교환판(260) 등의 구성요소는 전술한 제1실시예와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
제1실시예의 모터 하우징(111)은 1개(piece)로 구성되나, 제2실시예의 모터 하우징(210)은 아우터 하우징(211)과 이너 하우징(240) 2 개(pieces)로 구성될 수 있다.
아우터 하우징(211)과 이너 하우징(240) 각각은 원통 형상으로 형성될 수 있다.
이너 하우징(240)은 아우터 하우징(211)의 내부에 강제 압입되어 결합됨으로, 이너 하우징(240)의 외주부와 아우터 하우징(211)의 내주부가 서로 밀착될 수 있다.
아우터 하우징(211)은 반경방향으로 확장된 반원통 형상의 확장부(212)를 더 구비할 수 있다.
확장부(212)의 내부에 복수의 열교환셀(220)을 구비할 수 있다. 복수의 열교환셀(220)은 오일 유로(232)를 형성할 수 있다. 복수의 열교환셀(220)은 아우터 하우징(211)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
복수의 열교환셀(220)은 복수의 분할벽(230)에 의해 원주방향을 따라 구획될 수 있다. 복수의 분할벽(230)은 아우터 하우징(211)의 길이방향을 따라 연장되고, 원주방향으로 이격 배치될 수 있다.
복수의 분할벽(230)의 전단부 또는 후단부에 복수의 연통유로(231)가 형성되어, 복수의 연통유로(231)는 복수의 열교환셀(220)을 원주방향으로 연통 가능하게 연결할 수 있다.
복수의 연통유로(231)는 원주방향을 따라 지그재그 형태로 배치되어, 오일은 오일 유로(232)를 따라 지그재그 형태로 이동할 수 있다.
복수의 열교환셀(220)은 제1 내지 제L열교환셀(22L)로 구성될 수 있다. 복수의 열교환셀(220)은 5개의 열교환셀(220)로 구성될 수 있다.
제1열교환셀(221)은 오일 유입구(233)와 연통되게 연결되어, 오일 유입구(233)를 통해 제1열교환셀(221)로 오일이 유입될 수 있다. 제1열교환셀(221)의 상면에 오일 연통홀이 오일 유입구(233)와 연통되게 형성될 수 있다.
제L열교환셀(22L)(제5열교환셀(220))은 오일 분사구(234)와 연통되게 연결되고, 오일 분사구(234)를 통해 이너 하우징(240)의 내측으로 오일이 분사될 수 있다. 제L열교환셀(22L)의 하면에 오일 연통홀이 오일 분사구(234)와 연통되게 형성될 수 있다.
제1열교환셀(221)은 셀 유출홀이 형성되어, 오일이 셀 유출홀을 통해 제1열교환셀(221)로부터 오일펌프(237)의 오일 흡입구로 이동할 수 있다. 제2열교환셀(222)은 셀 유입홀이 형성되어, 오일펌프(237)에 의해 순환동력이 가해진 오일이 제2열교환셀(222)의 내부로 유입될 수 있다.
이너 하우징(240)은 복수의 냉각수 채널(242)을 구비할 수 있다. 복수의 냉각수 채널(242) 각각은 원주방향을 따라 연장되어, 제1냉각수 유로(241)를 형성할 수 있다. 복수의 냉각수 채널(242)은 이너 하우징(240)의 길이방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다.
복수의 냉각수 채널(242)은 복수의 유로형성부(243)에 의해 형성될 수 있다. 복수의 유로형성부(243) 각각은 원주방향을 따라 연장되고, 이너 하우징(240)의 원주면에서 반경방향 외측으로 돌출될 수 있다.
복수의 냉각수 채널(242)과 복수의 유로형성부(243)는 길이방향을 따라 교대로 배치될 수 있다.
이너 하우징(240)의 최상단에 브릿지(244)(Bridge)가 구비될 수 있다.
브릿지(244)는 오일을 이너 하우징(240)의 내측으로 분사시키기 위해 아우터 하우징(211)의 오일 유로(232)와 이너 하우징(240)의 내측을 연결하는 다리 역할을 한다.
브릿지(244)는 이너 하우징(240)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 브릿지(244)는 반경방향 외측으로 돌출 형성될 수 있다.
브릿지(244)의 전단부와 후단부에 복수의 오일 분사구(234)가 배치되고, 복수의 오일 분사구(234)는 반경방향을 따라 관통되게 형성될 수 있다.
오일 분사구(234)의 상단은 제L열교환셀(22L)의 셀 유출홀과 연통되게 연결되고, 오일 분사구(234)의 하단은 이너 하우징(240)의 내측 공간과 연통되게 연결될 수 있다. 오일 분사구(234)는 스테이터 코일의 엔드코일로 오일을 분사할 수 있다.
한편, 아우터 하우징(211)의 상부에 냉각수 유입구(2111)와 냉각수 유출구(2112)가 형성될 수 있다.
냉각수 유입구(2111)와 냉각수 유출구(2112)는 냉각수 순환계와 연결되어, 냉각수 순환계로부터 냉각된 냉각수가 냉각수 유입구(2111)를 통해 이너 하우징(240)의 제1냉각수 유로(241)로 유입되고, 제1냉각수 유로(241)에서 가열된 냉각수는 냉각수 유출구(2112)를 통해 유출되어 냉각수 순환계로 순환될 수 있다.
냉각수 유입구(2111)는 브릿지(244)로부터 원주방향을 따라 제1간격으로 이격 배치될 수 있다. 냉각수 유출구(2112)는 브릿지(244)로부터 원주방향을 따라 제2간격으로 이격 배치될 수 있다. 제1간격은 제2간격보다 더 클 수 있다.
냉각수 유입구(2111)는 아우터 하우징(211)의 전단으로부터 길이방향을 따라 후방으로 기설정된 간격을 두고 이격 배치될 수 있다. 냉각수 유출구(2112)는 냉각수 유입구(2111)와 길이방향을 따라 이격되게 아우터 하우징(211)의 후단부에 형성될 수 있다.
냉각수 유입구(2111)에서 유입된 냉각수는 인버터 하우징(250)의 제2냉각수 유로(253)로 유입되도록 구성될 수 있다.
냉각수 유입구(2111)는 인버터 하우징(250)의 후방 커버(254)에 형성되는 냉각수 유입홀(251)과 연통될 수 있다.
이너 하우징(240)의 상부에 제1격벽(2451) 및 제2격벽(2452)이 반경방향 외측으로 돌출 형성될 수 있다.
제1격벽(2451)은 냉각수 유입구(2111)와 냉각수 유출구(2112)를 가로지르도록 연장되어, 냉각수 유입구(2111)를 통해 유입된 냉각수가 냉각수 유출구(2112)로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
제1격벽(2451)은 곡선 형태로 형성될 수 있다. 제1격벽(2451)의 전단부는 냉각수 유입홀(251)의 원주방향을 따라 일측과 연결되고, 제1격벽(2451)의 후단부는 브릿지(244)의 후단부와 연결되게 구성될 수 있다. 제1격벽(2451)의 후단부는 이너 하우징(240)의 후단으로부터 전방으로 이격되게 배치될 수 있다.
제2격벽(2452)은 제1격벽(2451)과 교차하는 방향으로 연장될 수 있다. 제2격벽(2452)은 이너 하우징(240)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 제2격벽(2452)의 전단부는 냉각수 유입홀(251)의 원주방향을 따라 타측과 연결되고, 제2격벽(2452)의 후단부는 제1격벽(2451)의 중간 지점, 즉 원주방향으로 서로 이격된 냉각수 유입구(2111)와 냉각수 유출구(2112) 사이를 가로지르는 지점과 연결되게 구성될 수 있다.
제2격벽(2452)은 브릿지(244)로부터 원주방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
제1격벽(2451)과 제2격벽(2452)은 냉각수 유입홀(251)의 원호 길이와 대응되게 원주방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다.
제1격벽(2451)과 제2격벽(2452)은 냉각수 유입구(2111)를 통해 유입된 냉각수를 인버터 하우징(250)의 제2냉각수 유로(253)로 안내하는 냉각수 유출가이드부(2461)를 형성할 수 있다.
제2격벽(2452)과 브릿지(244)는 냉각수 유출홀(252)의 원호 길이와 대응되게 원주방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다.
제2격벽(2452), 브릿지(244) 및 제1격벽(2451)의 후방부는 인버터 하우징(250)의 제2냉각수 유로(253)로부터 유출된 냉각수를 모터 하우징(210)의 제1냉각수 유로(241)로 안내하는 냉각수 유입가이드부(2462)를 형성할 수 있다.
냉각수 유입가이드부(2462)는 냉각수 유출홀(252)과 연통되게 형성될 수 있다.
브릿지(244)의 하부에 냉각수 연통홀(2441)이 형성될 수 있다. 냉각수 연통홀(2441)은 냉각수 유입가이드부(2462)와 냉각수 채널(242)을 연통시키도록 구성될 수 있다.
냉각수 유입구(2111)를 모터 하우징(210)의 외측에서 반경방향으로 바라볼 때, 냉각수 유입구(2111)는 인버터 하우징(250)의 냉각수 유입홀(251)로부터 이너 하우징(240)의 길이방향을 따라 후방으로 이격되되, 제1격벽(2451) 및 제2격벽(2452) 사이에 형성되는 냉각수 유출가이드부(2461)의 상부에 위치할 수 있다.
냉각수 유출구(2112)를 모터 하우징(210)의 외측에서 반경방향으로 바라볼 때, 냉각수 유출구(2112)는 인버터 하우징(250)의 냉각수 유출홀(252)로부터 이너 하우징(240)의 길이방향을 따라 후단에 인접하게 배치되되, 제2격벽(2452)의 후단부보다 후방에 위치할 수 있다.
제2격벽(2452)의 후방에 유출측 공통헤더(2472)가 형성될 수 있다. 유출측 공통헤더(2472)는 복수의 냉각수 채널(242)로부터 유출되는 냉각수를 수집하는 역할을 한다. 복수의 냉각수 채널(242) 각각의 일측은 제1격벽(2451)으로부터 원주방향으로 이격 배치될 수 있다.
유출측 공통헤더(2472)는 복수의 냉각수 채널(242)로부터 브릿지(244)의 후단부를 향해 원주방향을 따라 원호 형상으로 연장될 수 있다. 유출측 공통헤더(2472)는 제1격벽(2451)의 형상에 의해 냉각수 채널(242)에서 브릿지(244)로 갈수록 유로의 폭이 좁아지게 형성될 수 있다. 유로 폭이 좁아지면, 냉각수의 유동속도가 빨라져서 냉각수 유출구(2112)를 통해 유출되는 냉각수의 유출속도를 증가시킬 수 있다.
브릿지(244)의 오른쪽 측방향(시계방향)으로 유입측 공통헤더(2471)가 형성될 수 있다. 유입측 공통헤더(2471)는 복수의 냉각수 채널(242)로 유입되는 냉각수를 분배하는 역할을 한다. 복수의 냉각수 채널(242) 각각의 타측은 브릿지(244)로부터 원주방향으로 이격 배치될 수 있다.
냉각수 유출가이드부(2461), 냉각수 유입가이드부(2462), 브릿지(244)의 냉각수 연통홀(2441), 유입측 공통헤더(2471), 냉각수 채널(242) 및 유출측 공통헤더(2472) 등은 모터 하우징(210) 내부의 제1냉각수 유로(241)를 형성할 수 있다.
인버터 하우징(250)의 후방 커버(254)는 냉각수 수용부(2541)를 구비하여 제2냉각수 유로(253)를 형성할 수 있다.
이러한 구성에 따른 구동 시스템의 냉각수 이동 경로를 순서대로 설명하면 다음과 같다.
냉각수는 냉각수 유입구(2111)를 통해 냉각수 유출가이드부(2461)로 유입되고, 냉각수 유출가이드부(2461)의 길이방향을 따라 이동할 수 있다.
냉각수는 냉각수 유출가이드부(2461)로부터 냉각수 유입홀(251)을 통해 인버터 하우징(250)의 제2냉각수 유로(253)로 유입될 수 있다.
냉각수는 인버터 하우징(250)의 제2냉각수 유로(253)를 따라 원주방향으로 이동하며, 인버터를 냉각할 수 있다.
냉각수는 인버터를 냉각한 후, 냉각수 유출홀(252)을 통해 모터 하우징(210)의 내부로 유입될 수 있다.
냉각수는 이너 하우징(240)의 냉각수 유입가이드부(2462)를 따라 길이방향으로 이동하고, 브릿지(244)의 냉각수 연통홀(2441)을 통해 유입측 공통헤더(2471)로 유입될 수 있다.
유입측 공통헤더(2471)는 냉각수를 복수의 냉각수 채널(242)로 분배할 수 있다. 냉각수는 유입측 공통헤더(2471)에서 분배되어 복수의 냉각수 채널(242)을 따라 원주방향으로 이동할 수 있다.
이너 하우징(240)의 최하단에 중간 공통헤더(2473)가 더 구비될 수 있다. 중간 공통헤더(2473)는 이너 하우징(240)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
중간 공통헤더(2473)는 냉각수에 의한 냉각 중 이너 하우징(240)의 길이방향을 따라 부위별로 냉각수의 흡수열량이 달라질 경우에 냉각수 채널(242)을 따라 흐르는 냉각수의 온도가 차이가 있을 수 있으므로, 냉각수 채널(242) 별로 냉각수로 균일하게 방열시키기 위해 냉각수를 중간 공통헤더(2473)에서 혼합시킬 수 있다.
이에 의하면, 중간 공통헤더(2473)에서 냉각수가 혼합됨으로, 냉각수 채널(242) 별로 온도 차이를 해소하고, 냉각수의 균일한 방열량 분배가 이루어져 방열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
냉각수는 중간 공통헤더(2473)를 지나 복수의 냉각수 채널(242)을 따라 이동하고, 유출측 공통헤더(2472)에서 다시 합쳐져서 냉각수 유출구(2112)를 통해 냉각수 순환계로 유출되어 냉각될 수 있다.

Claims (12)

  1. 내측에 스테이터와 로터를 수용하고, 상부에 냉각수 유입구와 냉각수 유출구를 구비하는 모터 하우징;
    상기 냉각수 유입구 및 상기 냉각수 유출구와 연통되고, 상기 모터 하우징의 내부에 구비되는 제1냉각수 유로;
    상기 모터 하우징과 길이방향으로 마주하게 후방면을 형성하는 후방 커버를 구비하는 인버터 하우징;
    상기 후방 커버의 내측에 배치되고, 내측에 제2냉각수 유로를 형성하는 열교환판;
    상기 냉각수 유입구로부터 상기 모터 하우징의 축방향을 따라 연장되는 상기 제1냉각수 유로의 일부와 연통되게 상기 후방 커버의 상부에 형성되어, 상기 냉각수 유입구를 통해 유입된 냉각수를 상기 제2냉각수 유로로 직접 유입시키는 냉각수 유입홀; 및
    상기 냉각수 유입홀과 원주방향을 따라 이격되게 상기 후방 커버의 상부에 형성되어, 상기 제2냉각수 유로를 따라 이동하며 상기 열교환판을 냉각한 냉각수를 상기 제1냉각수 유로로 유출시키는 냉각수 유출홀을 포함하고,
    상기 모터 하우징은,
    원주방향을 따라 일측 구간에 배치되고, 내측에 상기 제1냉각수 유로를 형성하는 반원부; 및
    상기 원주방향을 따라 타측 구간에 배치되고, 상기 반원부보다 직경이 크게 확장되어 내부에 상기 제1냉각수 유로와 열교환 가능하게 오일 유로를 형성하는 확장부를 포함하는 전기자동차용 구동시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1냉각수 유로는,
    상기 모터 하우징의 내부에 길이방향을 따라 연장되는 제1열교환셀 내지 제N열교환셀;
    상기 제1열교환셀 내지 제N열교환셀을 원주방향을 따라 이격되도록 구획하는 복수의 분할벽; 및
    상기 복수의 분할벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되어 상기 제1열교환셀 내지 제N열교환셀을 원주방향으로 연통시키는 복수의 연통유로를 포함하여, 상기 냉각수를 상기 제1열교환셀로부터 상기 제N열교환셀을 향해 시계방향을 따라 지그재그 형태로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1열교환셀은 상기 냉각수 유출홀과 연통되게 형성되고,
    상기 제N열교환셀은 상기 냉각수 유입홀과 연통되게 형성되어, 상기 냉각수 유입구를 유입된 냉각수를 상기 제2냉각수 유로로 직접 안내하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제N열교환셀의 내부에 격막이 형성되고, 상기 격막은 상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 유출구를 구획하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 오일 유로는,
    상기 확장부의 내부에 길이방향을 따라 연장되는 제1열교환셀 내지 제M열교환셀;
    상기 제1열교환셀 내지 제M열교환셀을 원주방향을 따라 이격되도록 구획하는 복수의 분할벽; 및
    상기 복수의 분할벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되어 상기 제1열교환셀 내지 제M열교환셀을 원주방향으로 연통시키는 복수의 연통유로를 포함하여, 상기 오일을 상기 모터 하우징의 최하단에 위치하는 상기 제1열교환셀로부터 상기 모터 하우징의 최상단에 위치하는 제M열교환셀을 향해 반시계방향을 따라 지그재그 형태로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1냉각수 유로에 구비되는 복수의 분할벽 중 최상단에 위치하는 분할벽에 상기 제M열교환셀과 연통되게 반경방향으로 연장되어, 상기 오일을 모터 하우징의 내측으로 분사하는 복수의 오일 분사구를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1냉각수 유로는,
    상기 모터 하우징의 내부에 원주방향을 따라 연장되고, 상기 모터 하우징의 길이방향을 따라 이격 배치되는 복수의 유로형성부;
    상기 냉각수가 원주방향을 따라 흐르도록 상기 복수의 유로형성부 사이에 형성되는 복수의 냉각수 채널;
    상기 복수의 냉각수 채널의 일단에 형성되어, 상기 냉각수를 상기 복수의 냉각수 채널로 분배하는 유입측 공통헤더; 및
    상기 복수의 냉각수 채널의 타단에 형성되어, 상기 냉각수를 상기 복수의 냉각수 채널로부터 수집하는 유출측 공통헤더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모터 하우징은,
    상기 제1냉각수 유로를 내부에 형성하는 이너 하우징; 및
    상기 이너 하우징을 감싸도록 상기 이너 하우징의 외측에 배치되고, 상기 반원부와 상기 확장부를 구비하는 아우터 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오일 유로는,
    상기 확장부의 내부에 길이방향을 따라 연장되는 제1열교환셀 내지 제L열교환셀;
    상기 제1열교환셀 내지 제L열교환셀을 원주방향을 따라 이격되도록 구획하는 복수의 분할벽; 및
    상기 복수의 분할벽 각각의 전단부 또는 후단부에 형성되어 상기 제1열교환셀 내지 제L열교환셀을 원주방향으로 연통시키는 복수의 연통유로를 포함하여, 상기 오일을 상기 확장부의 최하단에 위치하는 제1열교환셀로부터 상기 확장부의 최상단에 위치하는 제L열교환셀을 향해 반시계방향을 따라 지그재그 형태로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이너 하우징은,
    상기 이너 하우징의 최상단에 길이방향을 따라 연장되는 브릿지; 및
    상기 브릿지의 전단부와 후단부에 각각 형성되어, 오일을 상기 이너 하우징의 내측으로 분사하는 복수의 오일 분사구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이너 하우징은,
    일단은 상기 냉각수 유입홀의 원주방향을 따라 일단과 연결되고, 타단은 상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 유출구 사이를 가로지르는 방향으로 연장되어 상기 브릿지의 후단부와 연결되는 제1격벽;
    일측은 상기 냉각수 유입홀의 원주방향을 따라 타단과 연결되고, 타측은 상기 이너 하우징의 길이방향을 따라 연장되어 상기 제1격벽과 연결되는 제2격벽; 및
    상기 제1격벽과 상기 제2격벽 사이에 형성되고, 상기 냉각수 유입구를 통해 유입된 냉각수를 상기 냉각수 유입홀로 유출시키는 냉각수 유출가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이너 하우징은,
    상기 냉각수 유출홀과 연통되게 상기 제2격벽, 상기 브릿지 및 상기 제1격벽의 후방부 사이에 형성되어, 상기 냉각수 유출홀을 통해 상기 이너 하우징의 내부로 유입된 냉각수를 상기 유입측 공통헤더로 안내하는 냉각수 유입가이드부를 더 포함하고,
    상기 브릿지는 하부에 상기 냉각수 유입가이드부와 상기 유입측 공통헤더를 연통시키는 냉각수 연통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
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