KR20180070112A

KR20180070112A - 냉각수 열교환 냉각방식 구동모터 및 환경차량

Info

Publication number: KR20180070112A
Application number: KR1020160172402A
Authority: KR
Inventors: 이정우; 한동연
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-26
Also published as: US20180170169A1; CN108206610A; US10532650B2; CN108206610B

Abstract

본 발명의 환경차량용 구동모터(1)에는 전류가 공급되는 스테이터(14-1)로 감싸인 마그네트(magnet)(14-2)와 결합되어 양쪽부위가 베어링으로 지지된 중공의 모터 축(16-1), 스테이터(14-1)를 감싸는 모터하우징(11)의 둘레로 냉각수의 외부순환을 형성하는 냉각수 채널(30), 모터하우징(11)의 좌우 양쪽으로 각각 결합된 모터 커버(12-1)와 감속기 커버(12-2)로 형성된 모터내부공간에서 냉각수와 열교환으로 온도를 낮추는 오일 패스(20)가 포함됨으로써 오일 쿨러의 사용 없이도 모터냉각성능을 향상하고, 특히 냉각성능 향상으로 모터 축(16-1)의 지지용 베어링이 건식 베어링 대비 현저히 높은 허용속도를 갖는 오일 윤활 베어링으로 적용됨으로써 모터 고속화 및 내구성능 강화도 이루어지는 특징을 갖는다.

Description

냉각수 열교환 냉각방식 구동모터 및 환경차량{Coolant Heat Exchange Cooling type Drive Motor and Echo Vehicle thereby}

본 발명은 구동모터에 관한 것으로, 특히 냉각수 열교환에 의한 오일 냉각으로 냉각성능을 향상시킨 구동모터가 적용된 환경차량에 관한 것이다.

일반적으로 환경차량에 사용되는 구동모터는 모터단독 주행모드인 EV(Electric Vehicle) 및 엔진연계 주행모드인 HEV(Hybrid Electric Vehicle)를 구현한다.

상기 환경차량은 하이브리드 차량으로, EV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electric Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle), MHEV(Mild Hybrid Electric Vehicle) 등을 포함한다.

상기 구동모터는 코일이 권선되어 모터 하우징 내에 결합된 스테이터(고정자)와 스테이터의 내측에 일정 공극을 두고 배치된 로터(회전자)로 구성되며, 코일에 인가된 전류와 역기전압에 의한 맴돌이 전류로 발생되는 열을 냉각하는 냉각구조가 포함된다.

상기 냉각구조는 구동모터의 스테이터와 베어링 및 자석과 같이 주요 발열 및 냉각 필요부위로 집중된 간접냉각방식과 직접냉각방식으로 구분된다.

일례로, 상기 간접냉각방식은 냉각수를 스테이터와 베어링 및 자석부위로 순환시켜 구동모터 내부를 간접 냉각시켜주는 방식이다, 이를 위해 구동모터는 모터 하우징의 냉각수채널을 이용하는 구조적 단순함과 함께 스테이터 냉각 효율을 높여 줄 수 있다.

일례로, 상기 직접냉각방식은 모터 내부 및 감속기 내부의 오일을 주요 발열 및 냉각 필요부위로 순환시켜 구동모터 내부를 직접 냉각시켜주는 방식이다. 이를 위해 구동모터에는 모터 내부로 오일패스를 형성함으로써 스테이터 냉각과 함께 냉각수 채널로 확보가 어려운 베어링과 자석에 대한 냉각 효율을 높여줄 수 있다.

그러므로 구동모터에는 간접냉각방식과 직접냉각방식 중 한가지 냉각방식이 적용되거나 간접냉각방식과 직접냉각방식을 함께 적용함으로써 환경차량은 구동모터 구동 시 열해로 인한 모터 손상을 방지하고 그 성능을 유지할 수 있다.

국내 공개특허공보 10-2016-0050197(2016년05월11일)

하지만 상기 간접냉각방식은 냉각이 필요한 집중부위 중 스테이터 대비 베어링 및 자석부애 대한 냉각 성능 확보가 어렵고, 상기 직접냉각방식은 스테이터와 베어링 및 자석부애 대한 냉각 성능 확보에 유리하나 충분한 오일 유량을 필요로 한다.

그러므로 간접냉각방식과 직접냉각방식을 혼합한 구동모터는 별도의 냉각시스템을 더 부가할 수밖에 없다.

일례로, 엔진과 모터를 함께 사용하는 HEV 차량은 변속기용 ATF(Auto Transmission Fluid)가 모터로 공급되기 위한 ATF 모터 순환 시스템을 필요로 한다. 다른 예로, 모터만 사용하는 EV 차량은 모터 및 감속기의 오일을 냉각하기 위한 오일 쿨러가 포함된 냉각시스템을 필요로 한다.

그 결과 간접냉각방식과 직접냉각방식을 혼합한 구동모터는 HEV 차량이나 EV 차량 적용 시 추가 시스템에 의한 원가상승을 가져오고 원가상승은 환경 차량의 가격경쟁력을 저하시킬 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 직접냉각을 위해 모터 내부를 순환하는 오일이 간접냉각을 위해 모터 하우징을 순환하는 냉각수와 열교환하여 오일온도를 낮춤으로써 오일 쿨러의 사용 없이도 냉각성능을 향상하고, 특히 냉각성능 향상으로 건식 베어링 대비 현저히 높은 허용속도를 갖는 오일 윤활 베어링을 적용함으로써 모터 고속화 및 내구성능 강화도 이루어지는 냉각수 열교환 냉각방식 구동모터 및 환경차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구동모터는 전류가 공급되는 스테이터의 둘레로 냉각수의 외부순환을 형성하는 냉각수 채널; 중공의 모터 축에서 나와 상기 스테이터를 지난 후 상기 모터 축으로 들어가는 오일의 내부순환을 모터내부공간에 형성하고, 상기 오일이 상기 스테이터를 지나면서 상기 냉각수와 열교환으로 온도를 낮추는 오일 패스;가 포함되는 것을 특징으로한다.

바람직한 실시예로서, 상기 스테이터는 모터 하우징으로 가려지고, 상기 모터 하우징의 일측으로 모터 커버가 타측으로 감속기 커버가 각각 결합된다. 상기 냉각수 채널은 상기 모터 하우징의 원형 둘레를 따라 형성된 세로 채널과 상기 세로 채널의 양쪽 끝으로 각각 연결되어 상기 모터 하우징의 길이 방향을 따라 형성된 가로 채널로 구성되고, 상기 오일 패스는 상기 모터 커버와 상기 감속기 커버 및 상기 모터 하우징으로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 오일 패스는 샤프트패스, 모터커버패스, 모터하우징패스, 감속기커버패스로 이루어진다. 상기 샤프트패스는 상기 모터 축으로 형성되며, 상기 모터커버패스는 상기 모터 커버로 형성되고, 상기 모터하우징패스는 상기 모터 하우징에서 상기 냉각수 채널과 인접된 배열로 형성되며, 상기 감속기커버패스는 상기 감속기 커버로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 스테이터는 상기 모터 축과 결합된 마그네트를 감싼다. 상기 모터 축은 오일 윤활 베어링인 모터 선단 베어링과 모터 후단 베어링으로 각각 지지되고, 상기 오일이 채워진 감속기를 구성하여 상기 오일이 흐르는 중공의 감속기 축과 연결된다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 환경차량은 전류가 공급되는 스테이터로 감싸인 마그네트와 결합되어 양쪽부위가 오일 윤활 베어링으로 지지된 중공의 모터 축, 상기 스테이터를 감싸는 모터하우징의 둘레로 냉각수의 외부순환을 형성하는 냉각수 채널, 상기 모터하우징의 좌우 양쪽으로 각각 결합된 모터 커버와 감속기 커버로 형성된 모터내부공간에서 상기 냉각수와 열교환으로 온도를 낮추는 오일 패스로 구성된 구동모터; 상기 구동모터로 냉각수를 순환시켜주는 냉각수 순환 시스템; 이 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 구동모터에는 내부를 순환하여 냉각작용을 하는 오일이 채워지고, 상기 오일은 상기 구동모터의 모터하우징의 둘레를 따라 외부 순환되는 상기 냉각수와 열교환되어 온도가 낮춰진다.

바람직한 실시예로서, 상기 냉각수 순환 시스템은 상기 모터하우징과 냉각수 라인으로 연결되어 상기 냉각수를 순환시켜준다.

이러한 본 발명의 구동모터는 냉각수 열교환에 의한 냉각구조를 적용함으로써 다음과 같은 장점과 효과를 구현한다.

첫째, 냉각수와 열교환에 의한 오일 냉각으로 모터와 감속기의 오일로도 냉각수와 오일의 시너지 냉각 효과를 얻을 수 있다. 둘째, 모터와 감속기의 오일만 이용하므로 오일 유량 확보를 위한 ATF 공급이나 오일 냉각을 위한 오일 쿨러가 삭제된다. 셋째, ATF의 이용이 없고 오일 쿨러의 삭제가 이루어짐으로써 모터 냉각 시스템의 구조가 단순화된다. 넷째, 오일에 의한 베어링 냉각효과가 강화됨으로써 건식 베어링 대비 냉각성능이 큰 오일 윤활 베어링을 모터에 적용할 수 있다. 다섯째, 오일 윤활 베어링을 적용함으로써 건식 베어링 대비 현저히 높은 허용속도로 모터 고속화 및 내구성능 강화가 이루어진다.

또한 본 발명의 구동모터가 엔진과 함께 동력원으로 적용된 환경차량은 ATF 공급을 필요로 하지 않음으로써 동력 시스템 구조 단순화와 함께 원가절감에 의한 가격 경쟁력이 크게 상승된다.

또한 본 발명의 구동모터를 동력원으로 하는 전기자동차는 일곱째, 오일냉각을 위한 오일 쿨러가 적용되지 않음으로써 구동 모터 시스템 구조 단순화와 함께 원가절감에 의한 가격 경쟁력이 크게 상승된다.

도 1은 본 발명에 따른 오일패스와 냉각수채널에 의한 냉각수 열교환으로 냉각을 구현하는 구동모터의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 구동모터에 적용된 오일패스와 냉각수채널의 레이아웃의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 모터 하우징에 형성된 오일패스와 냉각수채널의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 환경차량에 적용된 구동모터에서 오일이 냉각수채널을 흐르는 냉각수와 열교환으로 냉각되면서 오일패스를 흐르는 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 구동모터(1)는 모터 본체(10-1)와 감속기(10-2)로 구성된다. 상기 모터 본체(10-1)는 모터 축(16-1)을 갖추고 출력을 발생시키는 모터구성부와 모터구성부품을 냉각하는 냉각구성부를 포함하고, 마찰감소와 냉각작용을 가져오는 오일(19)이 모터 본체(10-1)의 내부 공간의 일부에 채워져 순환된다. 상기 감속기(10-2)는 모터 축(16-1)과 연결되어 회전되는 감속기 축(16-2)과 함께 감속과 토크 증대를 위한 복수의 기어를 구비하고, 마찰감소와 냉각작용을 가져오는 오일(19)이 감속기(10-2)의 내부 공간의 일부에 채워져 모터 본체(10-1)쪽으로 순환된다. 일례로, 상기 오일(19)은 모터 본체(10-1)가 수평으로 놓여진 상태에서 모터 축(16-1)의 아래쪽으로 채워진다. 그러므로 상기 오일(19)은 모터 본체(10-1)의 내부공간에서 스테이터(14-1)의 일부 부위를 적셔주고, 마그네트(magnet)(14-2)와 모터 축(16-1)의 회전에 의한 원심력으로 오일패스(20)를 거치는 내부 순환 흐름을 형성한다.

따라서 상기 구동모터(1)는 모터 본체(10-1)의 모터 축(16-1)과 감속기(10-2)의 감속기 축(16-2)이 서로 연결됨으로써 구동모터(1)의 동작 시 모터 본체(10-1)의 회전력이 모터 축(16-1)과 감속기 축(16-2)을 통해 감속기(10-2)로 전달됨으로써 감속기(10-2)의 출력이 감속기 출력축(도시되지 않음)으로 나간다.

구체적으로 상기 냉각구성부는 오일을 모터 내부로 순환시켜주는 오일패스(20)와 냉각수를 모터 표면으로 순환시켜주는 냉각수 채널(30)로 구성된다. 일례로, 상기 오일패스(20)는 샤프트패스(21), 모터커버패스(22), 모터하우징패스(23), 감속기커버패스(24)로 이루어지고, 샤프트 경유 오일 순환흐름을 형성한다.

하지만 상기 오일패스(20)는 모터커버패스(22), 모터하우징패스(23), 감속기커버패스(24)로 이루어지고, 샤프트패스(21)를 거치지 않는 샤프트 미 경유 오일 순환흐름을 형성할 수 있다. 상기 미 경유 오일 순환흐름은 마그네트(magnet)(14-2)와 모터 축(16-1)의 회전에 의한 원심력을 받은 오일(19)이 모터커버패스(22)쪽에서 모터하우징패스(23)를 거쳐 감속기커버패스(24)쪽으로 이어지는 내부 순환 흐름을 형성한다. 그러므로 상기 샤프트 미 경유 오일 순환흐름은 샤프트패스(21)를 제외한 상태에서 샤프트 경유 오일 순환흐름과 동일하므로 별도 설명을 생략한다.

상기 샤프트패스(21)는 중공의 모터 축(16-1)과 중공의 감속기 축(16-2)으로 형성되고, 감속기 축(16-2)의 한쪽 축 끝부위를 오일(19)이 유입되는 입구로 형성하여 감속기 축(16-2)과 연결되는 않은 모터 축(16-1)의 끝부위를 오일(19)이 배출되는 출구로 형성한다.

상기 모터커버패스(22)는 모터 커버(12-1)에 형성되어 샤프트패스(21)에서 나온 오일(19)을 모터 커버(12-1)의 후방내부공간에서 냉각수 채널(30)이 형성된 모터 하우징(11)쪽으로 흘려준다. 특히 상기 모터커버패스(22)는 샤프트패스(21)를 빠져 나온 오일(19)이 모여지는 모터 커버(12-1)의 후방내부공간과 모터 하우징(11)쪽으로 이어지도록 모터 커버(12-1)의 살 두께에 파여진 모터커버 오일 경로의 조합으로 이루어진다. 일례로, 상기 모터 커버 오일 경로는 수직과 수평으로 이어진 홀이나 홈으로 형성될 수 있다, 하지만 상기 모터 커버(12-1)의 구조가 오일(19)을 모터 하우징(11)쪽으로 유도하기에 적합한 후방내부공간을 형성한 경우 모터커버 오일 경로는 모터 커버(12-1)의 살 두께를 이용하지 않고 모터 커버(12-1)의 구조를 직접 이용한 후방내부공간 오일 경로로 형성될 수 있다.

상기 모터하우징패스(23)는 모터 하우징(11)에 형성되어 모터커버패스(22)에서 나온 오일(19)을 냉각수 채널(30)의 냉각수와 열교환에 의한 냉각 상태로 감속기 커버(12-2)쪽으로 흘려준다. 특히 상기 모터하우징패스(23)는 오일과 냉각수의 열교환 효과를 높이도록 냉각수 채널(30)과 인접되어 형성된다.

상기 감속기커버패스(24)는 감속기 커버(12-2)에 형성되어 모터하우징패스(23)에서 나온 오일(19)을 감속기 커버(12-2)의 전방내부공간으로 흘려준다. 특히 상기 감속기커버패스(24)는 모터 하우징(11)쪽으로 이어지도록 감속기 커버(12-2)의 살 두께에 파여진 감속기 커버 오일 경로와 모터하우징패스(23)를 빠져 나온 오일(19)이 모여지는 감속기 커버(12-2)의 전방내부공간을 조합하여 이루어진다. 일례로, 상기 감속기 커버 오일 경로는 수직과 수평으로 이어진 홀이나 홈으로 형성될 수 있다, 하지만 상기 감속기 커버(12-2)의 구조가 오일(19)이 감속기 커버 오일 경로를 통하지 않고 감속기 커버(12-2)의 전방내부공간으로 직접 흘러갈 수 있는 경우 감속기 커버 오일 경로는 형성되지 않을 수 있다.

일례로, 상기 냉각수 채널(30)은 모터 하우징(11)에 형성된 모터하우징패스(23)와 인접되도록 모터 하우징(11)을 이용해 형성되어 냉각수가 흐르는 냉각수 경로를 형성한다. 특히 상기 냉각수 채널(30)은 냉각수가 들어오는 냉각수 입구와 냉각수가 빠져 나가는 냉각수 출구를 형성한 직선 또는 곡선의 홈으로 이루어진다.

구체적으로 상기 모터구성부는 모터 케이스, 스테이터(14-1), 마그네트(magnet)(14-2), 모터 축(16-1), 축지지 베어링, 오일(19)로 구성된다.

일례로, 상기 모터 케이스는 모터 하우징(11), 모터 커버(12-1), 감속기 커버(12-2)로 구성된다. 상기 모터 하우징(11)은 모터 본체(10-1)를 감싸 내부를 외부와 차단시키고, 오일패스(20)와 연계된 냉각수 채널(30)을 형성한다. 상기 모터 커버(12-1)는 모터 하우징(11)의 일측으로 결합되어 모터 본체(10-1)의 뒤쪽 부위를 형성하고, 모터 하우징(11)으로 이어지는 오일패스(20)를 형성한다. 상기 감속기 커버(12-2)는 모터 하우징(11)의 타측(모터 커버(12-1)의 반대쪽부위)으로 결합되어 모터 본체(10-1)의 앞쪽 부위를 형성한다. 상기 감속기 커버(12-2)는 감속기(10-2)를 결합한다. 특히 상기 모터 하우징(11)과 상기 모터 커버(12-1) 및 상기 감속기 커버(12-2)는 밀폐구조를 형성함으로써 내부에 충진된 오일(19)의 누유를 차단한다. 상기 밀폐구조는 패킹(Packing)이나 씨일(seal)을 이용하여 형성되는 통상적인 구조이다.

일례로, 상기 스테이터(14-1)는 보빈에 권치된 코일을 구비하여 구동모터(1)의 고정자로 작용한다, 상기 마그네트(14-2)는 스테이터(14-1)로 감싸이고 스테이터(14-1)에 공급된 전류에 의한 전자기력으로 회전되어 모터 축(16-1)을 회전시켜준다. 그러므로 상기 마그네트(14-2)는 모터 축(16-1)과 결합되고, 이러한 결합은 통상적인 구조이다.

일례로, 상기 모터 축(16-1)은 오일(19)이 유입되어 배출되도록 중공으로 이루어져 모터 본체(10-1)의 축방향으로 배열되고, 마그네트(14-2)와 함께 회전되어 구동모터(1)의 출력을 생성한다. 특히 상기 모터 축(16-1)은 감속기 축(16-2)과 연결됨으로써 구동모터(1)의 출력이 감속기(10-2)의 출력으로 생성된다.

일례로, 상기 축지지 베어링은 모터 축(16-1)을 지지하는 모터 축 베어링과 감속기 축(16-2)을 지지하는 감속기 축 베어링을 포함한다. 상기 모터 축 베어링은 모터 축(16-1)의 선단부위(감속기 축(16-2)이 연결되는 부위)를 지지하는 모터 선단 베어링(17), 모터 축(16-1)의 후단부위(감속기 축(16-2)이 연결되지 않는 부위)를 지지하는 모터 후단 베어링(18)으로 구성된다. 특히 상기 모터 선단 베어링(17)과 상기 모터 후단 베어링(18)은 오일패스(20)에 의한 냉각효율향상으로 오일 윤활 베어링을 적용한다. 그 결과 구동모터(1)의 허용속도는 오일 윤활 베어링 효과로 건식 베어링 대비 현저히 높아진다.

일례로, 상기 오일(19)은 모터 본체(10-1)의 내부에 충진된 모터 오일과 감속기(10-2)의 내부에 충진된 감속기 오일이고, 오일패스(20)를 따른 모터 본체(10-1)와 감속기(10-2)의 내부순환으로 마찰감소와 냉각작용을 발생시켜 준다.

도 2를 참조하면, 오일패스(20)와 냉각수 채널(30)의 레이아웃을 알 수 있다.

일례로, 상기 냉각수 채널(30)은 모터 하우징(11)의 원형 둘레를 따라 형성된 세로 채널(31)과 모터 하우징(11)의 길이 방향을 따라 형성된 가로 채널(32)로 구성된다. 특히 상기 가로 채널(32)은 세로 채널(31)의 양쪽 끝으로 각각 연결(도 2에서 표현의 편의상 분리된 상태로 표시됨)됨으로써 대략 "∩"형상을 이루고, 상기 "∩"형상이 엇갈리게 연속 배열됨으로써 모터 하우징(11)의 원형 둘레를 따라 "∩∪""형상이 연속된다.

일례로, 상기 오일패스(20)는 모터 축(16-1)과 감속기 축(16-2)을 이용해 형성된 샤프트패스(21)가 구동모터(1)의 중앙에서 축 방향으로 배열되고, 모터커버패스(22)와 감속기커버패스(24)가 각각 모터 커버(12-1)와 감속기 커버(12-2)의 원형 둘레를 따라 형성되어 세로 채널(31)에 인접되게 배열되며, 모터하우징패스(23)가 모터 하우징(11)의 길이 방향을 따라 형성되어 가로 채널(32)에 인접되게 배열된다.

도 3을 참조하면, 오일패스(20)의 모터하우징패스(23)와 냉각수 채널(30)의 가로 채널(32)의 관계를 알 수 있다, 도시된 바와 같이, 상기 모터하우징패스(23)는 원형으로 이루는 반면 상기 가로 채널(32)은 장공형상을 이루어진다.

특히 상기 모터하우징패스(23)가 가로 채널(32)의 위쪽으로 배열되도록 모터 하우징(11)에 뚫려진다. 하지만 상기 모터하우징패스(23)는 가로 채널(32)의 아래쪽으로 배열될 수 있다. 또한 상기 모터하우징패스(23)는 서로 인접한 2개의 가로 채널(32)중 1개의 가로 채널(32)에 형성되거나 또는 모든 가로 채널(32)에 형성될 수 있다. 또한 상기 모터하우징패스(23)는 그 직경을 조절하여 1개의 가로 채널(32)의 폭 길이를 따라 다수개로 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 환경차량(100)은 구동모터(1), 동력전달장치(1-1), 냉각수 순환 시스템(200)을 포함한 전기자동차의 예를 알 수 있다.

구체적으로 상기 구동모터(1)는 도 1과 도 2를 통해 기술된 냉각수 열교환 냉각방식 구동모터와 동일하다, 그러므로 상기 구동모터(1)에는 샤프트패스(21), 모터커버패스(22), 모터하우징패스(23), 감속기커버패스(24)로 이루어진 오일패스(20)와 함께 "∩∪"형상이 연속된 냉각수 채널(30)을 구비한다.

구체적으로 상기 동력전달장치(1-1)는 구동모터(1)의 출력을 차륜쪽으로 전달한다.

구체적으로 상기 냉각수 순환 시스템(200)은 도시되지 않은 냉각수가 채워진 냉각수 리저버와 냉각수를 펌핑하는 펌프로 구성되고, 구동모터(1)로 이어지는 냉각수 라인으로 냉각수 채널(30)의 입구와 출구에 각각 연결된다.

따라서 구동모터(1)의 구동은 마그네트(14-2)와 모터 축(16-1)의 회전에 의한 원심력 형성과 내부 압력 변화를 가져옴으로써 오일(19)이 순환된다. 그러면 오일(19)은 샤프트패스(21) -> 모터커버패스(22) -> 모터하우징패스(23) -> 감속기커버패스(24) -> 샤프트패스(21)를 경로로 반복하면서 오일패스(20)를 순환한다. 여기서 " -> "은 오일(19)이 흘러가는 방향을 나타내는 기호이다. 그 결과 오일(19)은 모터 축(16-1), 마그네트(14-2), 모터 선단 베어링(17), 스테이터(14-1), 모터 후단 베어링(18)을 고르게 효과적으로 냉각시켜 준다.

또한 냉각수 순환 시스템(200)의 가동은 냉각수 채널(30)을 통해 모터 하우징(11)으로 냉각수가 순환된다. 그 결과 냉각수는 모터 하우징(11)으로 가려진 스테이터(14-1)를 전체적으로 냉각하면서 동시에 모터하우징패스(23)를 통해 냉각수 채널(30)에 인접하여 흐르는 오일(19)과 열교환이 이루어진다. 즉, 모터 내부 냉각으로 온도 상승되어 모터커버패스(22)를 나온 고온의 오일(19)은 모터하우징패스(23)를 지나면서 냉각수와 열교환되어 온도를 낮춘 상태로 감속기커버패스(24)쪽으로 빠져 나간다. 그 결과 스테이터(14-1)는 냉각수와 상대적으로 저온의 오일(19)을 통해 보다 효과적으로 냉각된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 환경차량에 적용된 구동모터(1)에는 전류가 공급되는 스테이터(14-1)로 감싸인 마그네트(magnet)(14-2)와 결합되어 양쪽부위가 베어링으로 지지된 중공의 모터 축(16-1), 스테이터(14-1)를 감싸는 모터하우징(11)의 둘레로 냉각수의 외부순환을 형성하는 냉각수 채널(30), 모터하우징(11)의 좌우 양쪽으로 각각 결합된 모터 커버(12-1)와 감속기 커버(12-2)로 형성된 모터내부공간에서 냉각수와 열교환으로 온도를 낮추는 오일 패스(20)가 포함됨으로써 오일 쿨러의 사용 없이도 모터냉각성능을 향상하고, 특히 냉각성능 향상으로 모터 축(16-1)의 지지용 베어링이 건식 베어링 대비 현저히 높은 허용속도를 갖는 오일 윤활 베어링으로 적용됨으로써 모터 고속화 및 내구성능 강화도 이루어진다.

1 : 구동모터 1-1 : 동력전달장치
10-1 : 모터 본체 10-2 : 감속기
11 : 모터 하우징 12-1 : 모터 커버
12-2 : 감속기 커버 14-1 : 스테이터
14-2 : 마그네트(magnet) 16-1 : 모터 축
16-2 : 감속기 축 17 : 모터 선단 베어링
18 : 모터 후단 베어링 19 : 오일
20 : 오일패스 21 : 샤프트패스
22 : 모터커버패스 23 : 모터하우징패스
24 : 감속기커버패스
30 : 냉각수 채널 31 :세로 채널
32 : 가로 채널
100 : 환경차량 200 : 냉각수 순환 시스템

Claims

전류가 공급되는 스테이터의 둘레로 냉각수의 외부순환을 형성하는 냉각수 채널;
모터의 내부공간에 채원진 오일이 상기 냉각수 채널의 주변부위를 지나면서 상기 냉각수와 열교환으로 온도를 낮추는 오일 패스;
가 포함되는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 1에 있어서, 상기 오일은 상기 모터내부공간에 채워지는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 1에 있어서, 상기 스테이터는 모터 하우징으로 가려지고, 상기 모터 하우징에는 상기 냉각수 채널과 상기 오일 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 3에 있어서, 상기 오일 패스는 상기 냉각수 채널에 인접되는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 3에 있어서, 상기 냉각수 채널은 상기 모터 하우징의 원형 둘레를 따라 형성된 세로 채널과 상기 모터 하우징의 길이 방향을 따라 형성된 가로 채널로 구성되고, 상기 오일 패스는 상기 모터 하우징의 길이 방향을 따라 형성된 상기 가로 채널과 이웃하게 배열되는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 5에 있어서, 상기 냉각수 채널은 상기 가로 채널이 상기 세로 채널의 양쪽 끝으로 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 3에 있어서, 상기 모터 하우징의 일측으로 모터 커버가 타측으로 감속기 커버가 결합되고, 상기 모터 커버와 상기 감속기 커버는 상기 모터내부공간을 외부와 차단시키면서 상기 모터 하우징과 함께 상기 오일 패스를 형성해주는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 7에 있어서, 상기 오일 패스는 중공의 모터 축에서 나와 상기 스테이터를 지난 후 상기 모터 축으로 들어가는 오일의 내부순환을 모터내부공간에 형성하고, 상기 오일이 상기 스테이터를 지나면서 상기 냉각수와 열교환으로 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 7에 있어서, 상기 오일 패스는 샤프트패스, 모터커버패스, 모터하우징패스, 감속기커버패스로 이루어지고;
상기 샤프트패스는 상기 모터 축으로 형성되며, 상기 모터커버패스는 상기 모터 커버로 형성되고, 상기 모터하우징패스는 상기 모터 하우징에서 상기 냉각수 채널과 인접된 배열로 형성되며, 상기 감속기커버패스는 상기 감속기 커버로 형성되는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 1에 있어서, 상기 스테이터는 상기 모터 축과 결합된 마그네트(magnet)를 감싸주는 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 10에 있어서, 상기 모터 축은 모터 선단 베어링과 모터 후단 베어링으로 각각 지지되고, 상기 모터 선단 베어링은 오일 윤활 베어링인 것을 특징으로 하는 구동모터.
청구항 10에 있어서, 상기 모터 축은 상기 오일이 흐르는 중공의 감속기 축과 연결되고, 상기 감속기 축은 상기 오일이 채워진 감속기를 구성하는 것을 특징으로 하는 구동모터.
전류가 공급되는 스테이터로 감싸인 마그네트와 결합되어 양쪽부위가 오일 윤활 베어링으로 지지된 중공의 모터 축, 상기 스테이터를 감싸는 모터하우징의 둘레로 냉각수의 외부순환을 형성하는 냉각수 채널, 상기 모터하우징의 좌우 양쪽으로 각각 결합된 모터 커버와 감속기 커버로 형성된 모터내부공간에서 상기 냉각수와 열교환으로 온도를 낮추는 오일 패스로 구성된 구동모터;
상기 구동모터로 냉각수를 순환시켜주는 냉각수 순환 시스템;
이 포함되는 것을 특징으로 하는 환경차량.
청구항 13에 있어서, 상기 구동모터에는 오일이 채워지고, 상기 오일은 상기 냉각수와 열교환되어 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 환경차량.
청구항 14에 있어서, 상기 오일은 상기 구동모터의 내부를 순환하고, 상기 냉각수는 상기 구동모터의 외부를 순환하는 것을 특징으로 하는 환경차량.
청구항 13에 있어서, 상기 냉각수 순환 시스템은 상기 구동모터와 냉각수 라인으로 연결되어 상기 냉각수를 순환시켜주는 것을 특징으로 하는 환경차량.