KR101093795B1 - Water cooling electric motor for electric vehicle - Google Patents

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KR101093795B1 KR1020100061287A KR20100061287A KR101093795B1 KR 101093795 B1 KR101093795 B1 KR 101093795B1 KR 1020100061287 A KR1020100061287 A KR 1020100061287A KR 20100061287 A KR20100061287 A KR 20100061287A KR 101093795 B1 KR101093795 B1 KR 101093795B1
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김완기
김근웅
이종인
윤장호
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Abstract

PURPOSE: A water cooling electric motor for an electric vehicle is provided to improve the cooling efficiency of an electric motor by smoothly circulating air inside a housing through a cooling fan. CONSTITUTION: In a water cooling electric motor for an electric vehicle, a housing forms a first flow path for circulating cooling-water. A stator is fixed inside the space of the housing. A rotor is installed to be rotatable. A load and a half load anvil(400, 400') support both ends of the rotor. The second fluid path cools down the heat generating from a bearing. The rotor has a cooling fan which is formed at one end thereof in an axial direction.

Description

전기자동차용 수냉식 전동기{Water cooling electric motor for electric vehicle}Water cooling electric motor for electric vehicle

본 발명은 전기자동차용 전동기에 관한 것으로, 특히 몸체를 이루는 하우징 뿐 아니라 쉴드의 역할을 하는 엔드벨에 냉각수 순환용 유로를 함께 적용하고, 회전자의 일측에 별도의 공기순환용 냉각팬을 더 적용함으로써, 장치의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 전기자동차용 수냉식 전동기에 관한 것이다.The present invention relates to an electric motor for an electric vehicle, and in particular, the cooling water circulation passage is applied to the end bell serving as a shield as well as the housing forming the body, and a separate air circulation cooling fan is further applied to one side of the rotor. The present invention relates to a water-cooled electric motor for an electric vehicle that can improve the cooling performance of the device.

일반적으로, 전동기는 전원의 공급에 의해 전기에너지를 운동에너지로 변환시키는 것으로 내부에 수용공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되는 회전축과 상기 회전축에 설치되는 회전자코어 및, 회전자 코일로 구성되는 회전자와, 하우징에 고정되는 고정자코어 및 고정자코일로 구성되는 고정자로 구성된다. In general, a motor converts electrical energy into kinetic energy by supplying power, and includes a housing having an accommodating space therein, a rotating shaft installed inside the housing, a rotor core installed on the rotating shaft, and a rotor coil. And a stator composed of a stator core and a stator coil fixed to the housing.

이러한, 전동기는 고출력화로 인하여 전동기 내부 발열량이 일반 산업용 전동기에 비하여 높게 나타난다. 이러한 발열량을 원활히 외부로 배출하기 위하여 냉각수를 이용한 냉각방식이 사용되고 있다.Due to the high output of the motor, the amount of heat generated inside the motor is higher than that of a general industrial motor. In order to smoothly discharge the calorific value to the outside, a cooling method using cooling water is used.

여기서, 냉각수는 하우징의 두께에 형성된 유로를 통해 순환된다. 그리고 상기 회전자 및 고정자가 하우징 내부에 수용된 상태에서 상기 회전자 및 회전축을 지지할 수 있도록 베어링과 베어링 홀을 구비한 부하측 및 반부하측 앤드벨이 각각 구비된다.Here, the coolant is circulated through the flow path formed in the thickness of the housing. A load side and a half load side end bell having a bearing and a bearing hole are provided to support the rotor and the rotating shaft while the rotor and the stator are accommodated inside the housing.

그러나, 종래의 대부분의 수냉식 전동기는 하우징에만 나선형 냉각 유로가 형성되어 있어 고정자 부위만을 냉각할 수 있을 뿐, 전동기 내부의 또 다른 발열원인인 회전자나 베어링에 대한 냉각은 원활하게 이룰 수 없었다.However, most conventional water-cooled electric motors have only a spiral cooling flow path formed only in the housing, thereby cooling only the stator part, and cooling of the rotor or the bearing, which is another heat source inside the motor, cannot be performed smoothly.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하우징의 모서리부에 냉각수 순환용 유로를 형성하여 고정자측에 대한 냉각과, 쉴드의 역할을 하는 양측의 엔드벨에 냉각수 순환용 유로를 더 형성시켜 회전자와 베어링에 대한 냉각을 이룰 수 있도록 하고, 회전자의 일측에 설치된 냉각팬에 의해 하우징의 내부 공기가 원활히 순환될 수 있도록 함으로써, 전동기의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 전기자동차용 수냉식 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the conventional problems as described above, by forming a cooling water circulation flow path in the corner of the housing for cooling to the stator side, the cooling water circulation flow path in the end bell of both sides serving as a shield The electric vehicle that can further improve the cooling efficiency of the electric motor by forming a further to enable the cooling of the rotor and the bearing, and to allow the internal air of the housing to be circulated smoothly by the cooling fan installed on one side of the rotor. The purpose is to provide a water-cooled electric motor.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은, 축 방향 양단이 개방되도록 공간부를 형성하며, 두께 내에 냉각수 순환용 제1유로가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 공간부 내에 고정적으로 설치되는 고정자와, 상기 고정자의 내부에서 회전가능하게 설치되는 회전자와, 상기 하우징의 축 방향 양단에 각각 결합되어 중앙에 설치된 베어링이 상기 회전자의 양단을 회전가능하게 지지하는 부하측 엔드벨 및 반부하측 엔드벨을 포함하되, 상기 부하측 엔드벨 및 반부하측 엔드벨의 두께 내에는, 상기 제1유로와 양단이 연결된 상태로 상기 베어링에 인접하게 연장형성되어, 냉각수의 보조적인 순환을 이루어 상기 회전자와 상기 베어링 부위에서 발생하는 열을 냉각하는 제2유로가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the housing is formed in the space portion so that both ends in the axial direction, the first flow path for cooling water circulation is formed in the thickness, and the stator fixedly installed in the space portion of the housing, Rotors are rotatably installed therein, and bearings centrally coupled to both ends of the housing in the axial direction include load-side end bells and half-load end bells rotatably supporting both ends of the rotor. Within the thickness of the load-side end bell and the half-load end bell, heat is generated in the rotor and the bearing portion by forming an auxiliary circulation of the coolant to extend adjacent to the bearing with both ends of the first flow path connected to each other. It characterized in that the second flow path for cooling each is formed.

상기 하우징은, 사각 또는 다각의 모서리부를 갖는 사각 함 체 형상을 가지며, 상기 모서리부에는 각각 상기 제1유로가 축 방향을 따르도록 복수로 형성하는 것이 바람직하다.The housing may have a quadrangular enclosure shape having square or polygonal corners, and each of the housings may be formed in plural such that the first flow path is along the axial direction.

상기 제2유로는, 상기 모서리부들이 연결될 수 있도록 인접하는 상기 제1유로에 양단이 각각 연결되며, 일부분이 상기 베어링의 외주에 인접하도록 연장 형성되는 것이 바람직하다.Both ends of the second channel are connected to the first channel adjacent to each other so that the corner portions can be connected, and a portion of the second channel is extended to be adjacent to the outer circumference of the bearing.

상기 회전자는, 축 방향 일단에 냉각팬이 더 구비되며, 상기 냉각팬은, 상기 고정자의 외부와 회전자의 내부를 통해 공기를 순환시켜, 상기 하우징의 축 방향으로 공기가 순환되도록 하는 것이 바람직하다.The rotor may further include a cooling fan at one end in the axial direction, and the cooling fan may circulate air through the outside of the stator and the inside of the rotor to allow air to be circulated in the axial direction of the housing. .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고정자측에 대한 냉각과 회전자와 베어링에 대한 냉각유로를 동시에 적용하고, 공기를 강제 순환시키기 위한 별도의 냉각팬을 적용함으로써, 열 발생부위에 대한 전체적인 냉각을 이룰 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention applies the cooling to the stator side and the cooling passages for the rotor and the bearing at the same time, and by applying a separate cooling fan for forcibly circulating the air, thereby the overall cooling for the heat generating region There is an advantage that can be achieved.

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 수냉식 전동기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 수냉식 전동기의 하우징과 부하측 엔드벨 및 반부하측 엔드벨을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 수냉식 전동기의 부하측 엔드벨 및 반부하측 엔드벨을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차용 수냉식 전동기의 하우징을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기자동차용 수냉식 전동기의 회전축과 냉각팬을 도시한 도면이다.1 is a view showing a water-cooled electric motor for an electric vehicle according to the present invention.
2 is a perspective view illustrating a housing, a load side end bell and a half load side end bell of a water-cooled electric motor for an electric vehicle according to the present invention.
3 is a side view showing a load side end bell and a half load side end bell of the water-cooled electric motor for an electric vehicle according to the present invention.
4 is a view showing a housing of a water-cooled electric motor for an electric vehicle according to the present invention.
5 is a view showing a rotating shaft and a cooling fan of the water-cooled electric motor for an electric vehicle according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.In describing the present invention, the defined terms are defined in consideration of the function of the present invention, and should not be understood in a limiting sense of the technical elements of the present invention.

도 1 내지 5에 도시한 축 방향 양단이 개방되도록 공간부(110)를 형성하며, 두께 내에 냉각수 순환용 제1유로(120)가 형성되는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 공간부(110) 내에 고정적으로 설치되는 고정자(200)와, 상기 고정자(200)의 내부에서 회전가능하게 설치되는 회전자(300)와, 상기 하우징(100)의 축 방향 양단에 각각 결합되어 중앙에 설치된 베어링(410, 410')이 상기 회전자의 양단을 회전가능하게 지지하는 부하측 엔드벨(400) 및 반부하측 엔드벨(400')을 포함한다.1 to 5, the housing 110 is formed so that both ends of the axial direction are opened, and the first flow path 120 for cooling water circulation is formed within the thickness, and the space portion of the housing 100. A stator 200 fixedly installed in the 110, a rotor 300 rotatably installed in the stator 200, and coupled to both ends in the axial direction of the housing 100, respectively, are installed in the center. Bearings 410 and 410 'include a load side end bell 400 and a half load side end bell 400' rotatably supporting both ends of the rotor.

특히, 상기 부하측 엔드벨(400) 및 반부하측 엔드벨(400')의 두께 내에는, 제1유로(120)와 양단이 연결된 상태로 베어링(410, 410')에 인접하게 형성되는 제2유로(420, 420')가 형성된다. Particularly, within the thickness of the load side end bell 400 and the half load side end bell 400 ', a second flow path is formed adjacent to the bearings 410 and 410' with both ends connected to the first flow path 120. 420 and 420 'are formed.

여기서, 상기 제2유로(420, 420')는 냉각수의 보조적인 순환을 통해 회전자(300)와, 상기 회전자(300)를 지지하는 베어링(410, 410')에서 발생하는 열을 냉각하기 위한 기능을 갖는다.Here, the second passages 420 and 420 'cool the heat generated by the rotor 300 and the bearings 410 and 410' supporting the rotor 300 through an auxiliary circulation of cooling water. Has the function for.

고정자(200)는, 하우징(100)에 고정되는 고정자코어(미도시)와, 상기 고정자코어에 권선되는 고정자코일(미도시)로 구성될 수 있다. The stator 200 may include a stator core (not shown) fixed to the housing 100 and a stator coil (not shown) wound around the stator core.

그리고 회전자(300)는, 베어링(410, 410')에 양단이 회전지지 되는 회전축(부호 미도시)과, 상기 회전축의 외부에 배치되는 회전자코어(미도시)와, 상기 회전자코어에 권선되는 회전자바(미도시) 등으로 구성된다.The rotor 300 includes a rotating shaft (not shown), which is supported at both ends by bearings 410 and 410 ', a rotor core (not shown) disposed outside of the rotating shaft, and the rotor core. Winding rotor bar (not shown) or the like.

이와 같은 고정자(200)와 회전자(300)는, 일반적인 구성이므로 더 상세하게 설명하지는 않도록 한다.Since the stator 200 and the rotor 300 have a general configuration, they will not be described in more detail.

하우징(100)은, 사각 또는 다각의 모서리부를 갖는 사각 함 체 형상을 가질 수 있다. 여기서, 상기 모서리부에는 제1유로(120)가 축 방향을 따르도록 적어도 하나 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.The housing 100 may have a rectangular enclosure shape having square or polygonal corners. Here, it is preferable that at least one or more first passages 120 are formed in the corner portion along the axial direction.

한편, 부하측 엔드벨(400)과 반부하측 엔드벨(400')은 하우징(100)의 길이방향 양단과 동일한 형상으로 결합될 수 있도록 사각 판 형상으로 구비될 수 있다.On the other hand, the load-side end bell 400 and the half-load side end bell 400 'may be provided in a square plate shape to be coupled in the same shape as both ends of the longitudinal direction of the housing 100.

즉, 부하측 엔드벨(400) 및 반부하측 엔드벨(400')은 모서리부가 상기 하우징(100)의 모서리부에 일치하도록 결합된다.That is, the load side end bell 400 and the half load side end bell 400 'are coupled such that the corner portions coincide with the corner portions of the housing 100.

제2유로(420, 420')는, 하우징(100)의 모서리부들이 연결될 수 있도록 인접하는 제1유로(120)에 양단이 각각 연결되고, 냉각수가 순환되는 일부분이 베어링(410, 410')의 외주에 인접하도록 연장 형성된다. The second flow paths 420 and 420 'are connected at both ends to adjacent first flow paths 120 so that the corner portions of the housing 100 can be connected to each other, and a portion through which the coolant is circulated is bearings 410 and 410'. It is formed to extend adjacent to the outer periphery of.

여기서, 모서리부에 형성되는 제2유로(420, 420')의 양단은 하우징(100)의 방향으로 개방되어 냉각수가 유입 및 배출될 수 있는 구조를 형성한다. 또한, 냉각수를 공급하기 위한 물 공급관(부호 미도시)이 모서리부에 위치한 제2유로(420, 420')의 양단을 통해 관통결합될 수도 있다. Here, both ends of the second flow paths 420 and 420 'formed at the corners may be opened in the direction of the housing 100 to form a structure in which the coolant may be introduced and discharged. In addition, a water supply pipe (not shown) for supplying the cooling water may be penetrated through both ends of the second flow passages 420 and 420 'positioned at the corners.

더 상세히 설명하면, 제2유로(420, 420')는 하우징(100)의 제1유로(120)와 연결될 수 있도록 하우징(100)의 모서리부에 대응되게 형성되는 것으로, 제2유로(420, 420')는 인접하는 모서리부들을 연결하여 냉각수가 부하측 엔드벨(400) 및 반부하측 엔드벨(400')의 두께 내에서 순환되도록 할 수 있도록 한다.In more detail, the second flow paths 420 and 420 'are formed to correspond to the corner portions of the housing 100 so as to be connected to the first flow path 120 of the housing 100. 420 ′ connects adjacent edges to allow the coolant to circulate within the thickness of the load side end bell 400 and the half load side end bell 400 ′.

이에 따라, 제2유로(420, 420')를 부하측 엔드벨(400)과 반부하측 엔드벨(400')의 중앙 부분으로 연장되게 형성시킴으로써, 회전자(300)와 이를 회전가능하게 지지하는 베어링(410, 410')에 대한 냉각을 이룰 수 있다.Accordingly, the second passages 420 and 420 'are formed to extend to the center portions of the load side end bell 400 and the half load side end bell 400', so that the rotor 300 and the bearing rotatably supporting them. Cooling for 410, 410 ′ can be achieved.

한편, 회전자(300)는 축 방향 일단에 냉각팬(500)이 더 구비된다. 여기서 상기 냉각팬(500)은 고정자(200)의 외부와 회전자(300)의 내부를 통해 공기를 순환시킴으로써 하우징(100)의 축 방향으로 공기가 강제순환되도록 한다.On the other hand, the rotor 300 is further provided with a cooling fan 500 at one end in the axial direction. In this case, the cooling fan 500 circulates air through the outside of the stator 200 and the inside of the rotor 300 so that the air is forcedly circulated in the axial direction of the housing 100.

이처럼, 베어링(410, 410')을 냉각시키기 위한 별도의 제2유로(420, 420')와 공기의 강제적인 순환을 이루도록 하는 냉각팬(500)을 함께 적용하는 것은, 냉각수의 순환을 통한 수냉 방식과 공기의 강제적인 순환을 통해 공냉 방식을 동시에 제공하는 효과도 거둘 수 있다.As such, applying the separate second flow paths 420 and 420 'for cooling the bearings 410 and 410' together with the cooling fan 500 to form a forced circulation of the air may include water cooling through circulation of the cooling water. It is also possible to provide an air-cooled system at the same time through the system and forced circulation of air.

결과적으로, 본 발명은 고정자측에 대한 냉각과 회전자와 베어링에 대한 냉각유로를 동시에 적용하고, 공기를 강제로 순환시키기 위한 별도의 냉각팬(500)을 더 적용함으로써, 열 발생부위에 대한 전체적인 냉각을 이룰 수 있다.As a result, the present invention simultaneously applies cooling to the stator side and cooling passages to the rotor and the bearing, and further applies a separate cooling fan 500 for forcibly circulating the air, thereby providing overall control over the heat generation area. Cooling can be achieved.

이상에서 본 발명에 따른 전기자동차용 수냉식 전동기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Although the technical idea of the water-cooled electric motor for an electric vehicle according to the present invention has been described with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiment of the present invention and is not intended to limit the present invention.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.Accordingly, it is a matter of course that various modifications and variations of the present invention are possible without departing from the scope of the present invention. And are included in the technical scope of the present invention.

100: 하우징 110: 공간부
120: 제1유로 200: 고정자
300: 회전자 400: 부하측 엔드벨
400‘: 반부하측 엔드벨 410, 410': 베어링
420, 420': 제2유로 500: 냉각팬100: housing 110: space part
120: first euro 200: stator
300: rotor 400: load side end bell
400 ': Half load endbell 410, 410': Bearing
420, 420 ': Second Euro 500: Cooling Fan

Claims (4)

축 방향 양단이 개방되도록 공간부를 형성하며, 두께 내에 냉각수 순환용 제1유로가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 공간부 내에 고정적으로 설치되는 고정자와, 상기 고정자의 내부에서 회전가능하게 설치되는 회전자와, 상기 하우징의 축 방향 양단에 각각 결합되어 중앙에 설치된 베어링이 상기 회전자의 양단을 회전가능하게 지지하는 부하측 엔드벨 및 반부하측 엔드벨을 포함하되,
상기 부하측 엔드벨 및 반부하측 엔드벨의 두께 내에는 상기 제1유로와 양단이 연결된 상태로 상기 베어링에 인접하게 연장 형성되어, 냉각수의 보조적인 순환을 이루어 상기 회전자와 상기 베어링 부위에서 발생하는 열을 냉각하는 제2유로를 각각 형성하고,
상기 회전자는 축 방향 일단에 냉각팬을 더 구비하며, 상기 냉각팬은 상기 고정자의 외부와 회전자의 내부를 통해 공기를 순환시켜 상기 하우징의 축 방향으로 공기가 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 수냉식 전동기.A space part configured to open at both ends of the axial direction, a housing having a first flow path for cooling water circulation formed therein, a stator fixedly installed in the space part of the housing, and a rotor rotatably installed in the stator. And a load side end bell and a half load side end bell, each of which is coupled to both ends of the housing in the axial direction and installed at the center thereof to rotatably support both ends of the rotor.
Within the thickness of the load side end bell and the half load side end bell, the first flow path and the both ends are formed to extend adjacent to the bearing, and the heat generated in the rotor and the bearing portion by the auxiliary circulation of cooling water Respectively forming second flow paths for cooling the
The rotor further includes a cooling fan at one end in the axial direction, wherein the cooling fan circulates the air through the outside of the stator and the inside of the rotor to circulate air in the axial direction of the housing. Water-cooled electric motor for 제1항에 있어서,
상기 하우징은, 사각 또는 다각의 모서리부를 갖는 사각 함 체 형상을 가지며,
상기 모서리부에는 각각 상기 제1유로가 축 방향을 따르도록 복수로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 수냉식 전동기.The method of claim 1,
The housing has a rectangular enclosure shape having a square or polygonal corner portion,
The corner portion is a water-cooled electric motor for an electric vehicle, characterized in that a plurality of first passages are formed along the axial direction, respectively. 제2항에 있어서,
상기 제2유로는, 상기 모서리부들이 연결될 수 있도록 인접하는 상기 제1유로에 양단이 각각 연결되며,
일부분이 상기 베어링의 외주에 인접하도록 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 수냉식 전동기.The method of claim 2,
The second channel, both ends are respectively connected to the adjacent first channel so that the corners can be connected,
A water-cooled electric motor for an electric vehicle, characterized in that a portion is extended to be adjacent to the outer circumference of the bearing. 삭제delete
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