KR102234549B1 - 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치에 관한 것으로서, 특히 모터와 인버터 사이에 방열부가 배치되어 모터와 인버터를 공랭식으로 냉각시키는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치에 관한 것이다.
본 발명의 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치는, 인버터와; 상기 인버터에 결합되는 모터와; 상기 인버터와 상기 모터 사이에 배치되어, 외부공기를 상기 모터로 유입시켜 상기 모터를 냉각시키는 방열부를 포함하여 이루어지되, 상기 방열부는 상기 인버터에 탈착 가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.

Description

모터 및 인버터 통합형 재시동 장치 { MOTOR AND INVERTER INTEGRATED TYPE RESTART APPARATUS }

본 발명은 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치에 관한 것으로서, 특히 모터와 인버터 사이에 방열부가 배치되어 모터와 인버터를 공랭식으로 냉각시키는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치에 관한 것이다.

최근 자동차는 연소식 엔진을 사용하는 자동차에서 환경친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차나 전기자동차에 대하여 활발한 연구 개발이 진행되고 있다.

하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 전기에너지로 구동되는 모터를 연계하여 두 가지의 동력원으로 차량을 구동하고, 전기자동차는 전기에너지로 구동되는 모터만으로 구동하는 만큼, 배기가스에 의한 환경오염의 감소와 함께 연비향상의 효과로 인하여 미국과 일본을 중심으로 최근 각광을 받고 있는 현실대안적인 차세대 자동차로 자리매김하고 있다.

이러한 하이브리드 자동차나 전기자동차에는 전기모터를 구동하기 위한 구동원으로 고용량 배터리가 장착되어 필요시 모터로 전력을 공급하고 차량의 감속, 정지시 재생동력원으로부터 생성되는 전기에너지를 배터리로 충전하는 역할을 하고 있다.

이와 같은 차량용 전기모터는 크게 영구자석과 같은 다수의 자성체가 구비된 회전자와 이 회전자를 회전시키기 위해 전자기력을 생성하는 고정자로 구성될 수 있으며, 차량용 전기모터를 제어하기 위한 인버터를 별도 구비할 수 있다.

또한, 연비절감을 위해 최근에는 재시동장치로 모터 인버터 통합형이 세계적으로 개발되고 있다.

모터 인버터 통합형 재시동장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인버터(1)와, 모터(2)와, 방열부(3)를 포함하여 이루어진다.

상기 방열부(3)는 상기 인버터(1)와 모터(2) 사이에 배치된다.

이러한 상기 모터(2)와 인버터(1) 통합하여 재시동장치는, 기존 알터네이터 자리(엔진 옆)에 장착되기 때문에 그 공간에 협소하여 수냉식냉각장치를 장착하는 없는바, 강제공랭식을 적용하여 냉각을 하고 있다.

그리고, 모터 인버터 통합형 재시동장치에서는 재출발시 빠른 시동을 위한 토크 전달, 높은 온도의 엔진룸 등에 의해 인버터(1) 파워모듈 측의 발열량이 크기 때문에, 방열을 위해 외부 공기가 인버터우징에 일체로 형성된 상기 방열부(3)를 통해 모터(2)로 유입되어 모터 냉각 후 외부로 배출되도록 되어 있다.

상술한 바와 같이 모터 인버터 통합형 재시동장치는, 그 장착공간이 협속하기 때문에 상기 방열부(3)의 형상 설계에 상당한 제약이 있다.

따라서 인버터(1)에 할당된 한정된 공간 안에서 최대한 많은 방열면적을 적용해야 한다.

그리고, 일반적으로 상기 인버터(1) 및 방열부(3)는 양산에 적합한 다이캐스팅을 공법을 이용하여 일체로 제작하고 있다.

그러나, 양산에 적합한 다이캐스팅 공법을 적용할 경우, 공법의 한계상 방열핀의 높이, 갯수, 형상 등에 상당한 제약이 있어 인버터 내부에 장착되는 파워모듈 소자의 온도를 낮추는데 한계가 있었다.

위와 같은 높은 소자 온도에 의해 출력저하구간이 많아지게 되고, 파워모듈 소자의 수명이 단축되는 등의 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2014-0084493호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 인버터와 모터 사이에 배치되는 방열부를 인버터에 탈착 가능하게 결합시켜 열전달이 우수한 재질로 방열부를 제작하여 냉각효과를 증대시킬 수 있는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치는, 인버터와; 상기 인버터에 결합되는 모터와; 상기 인버터와 상기 모터 사이에 배치되어, 외부공기를 상기 모터로 유입시켜 상기 모터를 냉각시키는 방열부를 포함하여 이루어지되, 상기 방열부는 상기 인버터에 탈착 가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 인버터는, 인버터하우징과; 상기 인버터하우징의 내부에 배치되는 파워모듈을 포함하여 이루어지고, 상기 방열부는 상기 인버터하우징과 상기 모터 사이에 배치되고 상기 인버터하우징에 탈착 가능하게 결합된다.

상기 방열부는 상기 인버터하우징과 서로 다른 금속재질로 이루어진다.

상기 방열부에는 다수개의 방열핀이 형성되어 있되, 상기 방열부는 압출소재로 이루어진다.

상기 방열핀은 상기 인버터하우징보다 상기 모터 방향으로 더 돌출되어 있고, 상기 인버터하우징의 중심방향을 향해 길게 형성된다.

상기 인버터하우징에는 관통공이 형성되고, 상기 방열부는 상기 관통공에 삽입된 상태로 상기 인버터하우징에 탈착 가능하게 결합된다.

상기 인버터하우징에는 상기 관통공의 둘레에 장착부가 형성되고, 상기 방열부는 인버터하우징의 안쪽에서 상기 관통공을 관통하여 삽입되되, 상기 방열부에는 상기 인버터하우징의 안쪽에서 상기 장착부의 상부에 적층되어 상기 장착부에 볼트 체결되는 걸림편이 형성된다.

상기 장착부는 상기 모터 방향으로 돌출되어 있다.

상기 걸림편에는 상기 장착부에 삽입되는 가이드돌기가 돌출 형성된다.

상기 파워모듈은 상기 방열부에 결합된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

상기 인버터하우징과 별개의 재질로 상기 방열부를 제작한 후 용이하게 장착할 수 있고, 상기 방열부를 열전도도가 높은 재질로 압출 제작하여 방열효과를 높일 수 있다.

또한, 인버터 조립라엔에서 파워모듈과 인버터하우징 사이에 도포되는 써멀구리스를 상기 파워모듈을 구성하는 각 부품 단위 및 상기 방열부에 별로 미리 도포하여 조립고장으로 입고가 가능하기 때문에, 인버터 조립라인에서 조립공수가 낮아지고 품질관리가 용이하게 되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치의 사시도,
도 2는 종래의 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치의 분해사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 내부구조도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 분해사시도,
도 7은 도 5의 A-A'선 및 B-B'선을 취하여 본 단면구조도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치의 분해사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 내부구조도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 분해사시도이며, 도 7은 도 5의 A-A'선 및 B-B'선을 취하여 본 단면구조도이다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치는, 인버터(10)와, 모터(20)와, 방열부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 인버터(10)와 모터(20)는 상기 방열부(30)를 사이에 두고 상호 결합된다.

상기 인버터(10)는, 인버터하우징(11)과, 파워모듈(12)을 포함하여 이루어진다.

상기 인버터하우징(11)은 내부에 상기 파워모듈(12)이 배치될 수 있는 빈공간이 형성되어 있다.

상기 파워모듈(12)은 상기 인버터하우징(11)의 내부에 배치되어 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 기능을 한다.

상기 방열부(30)는 상기 인버터(10)와 상기 모터(20) 사이에 배치되어, 외부공기를 상기 모터(20)로 유입시킨다.

이러한 상기 방열부(30)에 의해 상기 인버터(10)는 열이 외부로 방출되면서 냉각되고, 상기 모터(20)는 상기 방열부(30)로 유입된 외부 공기가 내부를 통과하면서 냉각되게 된다.

이를 위해 상기 방열부(30)의 일면에는 다수개의 방열핀(31)이 돌출 형성되어 있고, 타면에는 상기 파워모듈(12)이 결합된다.

상기 방열핀(31)은 상기 인버터하우징(11)보다 상기 모터(20) 방향으로 더 돌출되어 있고, 상기 인버터하우징(11)의 중심방향으로 향해 길게 형성되어 있다.

따라서, 외부 공기는 상기 방열핀(31)을 따라 상기 인버터하우징(11)의 중심방향으로 이동할 수 있게 된다.

본 발명에서 상기 방열부(30)는 상기 인버터(10)에 탈착 가능하게 결합된다.

보다 구체적으로 상기 방열부(30)는 상기 인버터하우징(11)과 모터(20) 사이에 배치되고, 상기 인버터하우징(11)에 탈착 가능하게 결합된다.

따라서, 상기 인버터(10)를 구성하는 인버터하우징(11)과 상기 방열부(30)를 서로 다른 금속재질로 제작할 수 있다.

특히, 상기 인버터하우징(11)은 다이캐스팅으로 제작하고, 상기 방열부(30)는 압출소재로 이루어져 압출 제작되도록 함으로써, 압출소재에 의해 제작된 상기 방열부(30)에 의해 방열효과를 더욱 증대시킬 수 있다.

즉, 다이캐스팅 소재의 경우 열전달이 좋지 않은데, 본 발명에서는 상기 방열부(30)를 열전달이 우수한 압출소재를 사용함으로써, 방열성능을 증대시킬 수 있다.

본 발명에서는 상기 인버터하우징(11)과 방열부(30)를 별개로 제작하기 때문에, 단가가 상승하나 압출 자체의 제작비용이 낮고 인버터하우징(11)에 방열을 위한 복잡한 형상이 필요 없게 되어 상기 인버터하우징(11)의 다이캐스팅 비용이 제작성 및 수율증가에 따라 낮아지게 된다.

상기 방열부(30)를 상기 인버터하우징(11)에 탈착 가능하게 결합하기 위해, 본 발명에서는 상기 인버터하우징(11)에 관통공(13)을 형성하고 상기 방열부(30)가 상기 관통공(13)에 삽입된 상태로 상기 인버터하우징(11)에 탈착 가능하게 결합하였다.

상기 인버터하우징(11)에는 상기 관통공(13)의 둘레에 장착부(14)가 형성되고, 상기 방열부(30)는 상기 인버터하우징(11)의 안쪽에서 상기 관통공(13)을 관통하여 삽입된다.

그리고, 상기 방열부(30)에는 상기 인버터하우징(11)의 안쪽에서 상기 장착부(14)의 상부에 적층되어 상기 장착부(14)에 볼트 체결되는 걸림편(33)이 형성된다.

상기 장착부(14)는 상기 모터(20) 방향으로 돌출되어 상기 걸림편(33)과 상기 장착부(14)를 결합시키는 볼트가 외부로 노출됨이 없이 수용되도록 한다.

또한, 상기 걸림편(33)에는 상기 장착부(14)의 내부에 삽입되는 가이드돌기(34)가 돌출 형성되어 있다.

이러한 상기 가이드돌기(34)에 의해, 상기 방열부(30)를 상기 관통공(13)에 정확하게 삽입하고 그 상태를 유지토록 할 수 있는바, 그 후에 상기 걸림편(33)과 장착부(14)의 볼트 조립이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

위와 같은 본 발명에 의해, 상기 인버터하우징(11)과 별개의 재질로 상기 방열부(30)를 제작한 후 용이하게 장착할 수 있고, 상기 방열부(30)를 열전도도가 높은 재질로 제작하여 방열효과를 높일 수 있다.

또한, 인버터(10) 조립라엔에서 파워모듈(12)과 인버터하우징(11) 사이에 도포되는 써멀구리스를 상기 파워모듈(12)을 구성하는 각 부품 단위 및 상기 방열부(30)에 별로 미리 도포하여 조립고장으로 입고가 가능하기 때문에, 인버터(10) 조립라인에서 조립공수가 낮아지고 품질관리가 용이하게 되는 장점이 있다.

본 발명인 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 인버터, 11 : 인버터하우징, 12 : 파워모듈, 13 : 관통공, 14 : 장착부,
20 : 모터,
30 : 방열부, 31 : 방열핀, 33 : 걸림편, 34 : 가이드돌기,

Claims (10)

1. 인버터와;
   상기 인버터에 결합되는 모터와;
   상기 인버터와 상기 모터 사이에 배치되어, 외부공기를 상기 모터로 유입시켜 상기 모터를 냉각시키는 방열부를 포함하여 이루어지되,
   상기 방열부는 상기 인버터에 탈착 가능하게 결합되고,
   상기 인버터는,
   관통공이 형성된 인버터하우징과;
   상기 인버터하우징의 내부에 배치되는 파워모듈을 포함하여 이루어지고,
   상기 인버터하우징에는 상기 관통공의 둘레에 장착부가 형성되고,
   상기 방열부는 인버터하우징의 안쪽에서 상기 관통공을 관통하여 삽입되되,
   상기 방열부에는 상기 인버터하우징의 안쪽에서 상기 장착부의 상부에 적층되어 상기 장착부에 볼트 체결되는 걸림편이 형성된 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.
2. 청구항1에 있어서,
   상기 방열부는 상기 인버터하우징과 상기 모터 사이에 배치되고 상기 인버터하우징에 탈착 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.
3. 청구항2에 있어서,
   상기 방열부는 상기 인버터하우징과 서로 다른 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.
4. 청구항3에 있어서,
   상기 방열부에는 다수개의 방열핀이 형성되어 있되,
   상기 방열부는 압출소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.
5. 청구항4에 있어서,
   상기 방열핀은 상기 인버터하우징보다 상기 모터 방향으로 더 돌출되어 있고, 상기 인버터하우징의 중심방향을 향해 길게 형성된 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.
6. 청구항2에 있어서,
   상기 방열부는 상기 관통공에 삽입된 상태로 상기 인버터하우징에 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.
7. 삭제
8. 청구항1에 있어서,
   상기 장착부는 상기 모터 방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.
9. 청구항1에 있어서,
   상기 걸림편에는 상기 장착부에 삽입되는 가이드돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.
10. 청구항2에 있어서,
    상기 파워모듈은 상기 방열부에 결합되는 것을 특징으로 하는 모터 및 인버터 통합형 재시동 장치.

Images