KR20220096306A - Structure for projecting cooling oil - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉각오일 분사 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 냉각 파이프에 의해 모터에 분사되는 냉각오일이 모터의 코일 내로 보다 효과적으로 침투할 수 있게 하는, 냉각오일 분사 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling oil injection structure, and more particularly, to a cooling oil injection structure that allows cooling oil injected to a motor by a cooling pipe to more effectively penetrate into a coil of a motor.
환경차량이란 전기 충전이 가능한 대용량 고전압 배터리가 적용되는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV), 전기 자동차(Battery Electric Vehicle, BEV), 연료 전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등을 말한다. Eco-friendly vehicles are hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), battery electric vehicles (BEVs), fuel cell vehicles to which a high-capacity, high-voltage battery that can be charged with electricity is applied. (Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV), etc.
이들 환경차량에서 고전압 배터리의 전원으로 구동되는 모터는 차량 구동에 핵심적인 기능을 한다. 모터는 열, 바람, 소리 등에 의한 손실로 인하여 대략 90%의 효율을 가지는데, 손실의 약 25%를 차지하는 열은 모터가 허용 온도를 초과하게 한다. 허용 온도는 모터가 안정적으로 작동할 수 있는 온도의 상한으로서, 모터의 온도가 허용 온도를 초과하면 과열로 인하여 모터의 고정자에 형성되는 코일의 소손이나 회전자에 포함되는 영구자석의 감자(demagnetization) 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 모터가 허용 온도 내에서 작동하도록 모터에는 냉각 시스템이 마련되고 있으며, 모터의 소형화, 고출력화를 위한 구동모터 냉각 성능의 고성능화, 고효율화 또한 필수적으로 요구되고 있다. In these environment vehicles, a motor powered by a high-voltage battery plays a key role in driving the vehicle. The motor has an efficiency of about 90% due to losses due to heat, wind, sound, etc., and the heat accounting for about 25% of the loss causes the motor to exceed the allowable temperature. The allowable temperature is the upper limit of the temperature at which the motor can operate stably. If the temperature of the motor exceeds the allowable temperature, the coil formed in the stator of the motor is damaged due to overheating or the permanent magnet included in the rotor is demagnetized. phenomenon may occur. Accordingly, a cooling system is provided in the motor so that the motor operates within an allowable temperature, and performance and high efficiency of the cooling performance of the driving motor for miniaturization and high output of the motor are also essential.
모터의 냉각 방식에는 냉각 유체를 기준으로 수랭식, 공랭식, 유냉식 등이 있고, 접촉 방식에 따라 직접 냉각과 간접 냉각 방식으로 나뉠 수 있다. 최근에는 모터의 고성능화 요구에 따라 모터 냉각 성능의 중요성이 커지면서 냉각 효율이 높은 오일 직접 냉각 방식이 주로 사용되는 추세에 있다. Motor cooling methods include water cooling, air cooling, and oil cooling based on the cooling fluid, and can be divided into direct cooling and indirect cooling according to the contact method. Recently, as the importance of motor cooling performance increases according to the demand for higher performance of the motor, the oil direct cooling method with high cooling efficiency is mainly used.
직접 냉각 방식에서 분사 방식에 따라서는 모터 회전을 이용한 회전자 축 비산식, 전동식 오일 펌프(Electric Oil Pump)를 이용한 압송식, 오일 잠김을 이용한 잠김식 등이 있다. 근래에는 보다 높은 냉각 성능의 요구로 인하여 전동식 오일 펌프를 이용한 고정자 냉각, 축 비산식을 통한 회전자 냉각 및 오일 잠김을 복합적으로 적용하는 경우가 늘고 있다. In the direct cooling method, depending on the injection method, there are a rotor shaft scattering type using motor rotation, a pressure feeding type using an electric oil pump, and a submersion type using oil submersion. In recent years, due to the demand for higher cooling performance, the combination of stator cooling using an electric oil pump, rotor cooling through shaft scattering, and oil submersion is increasing.
최근에는 냉각 시스템 고효율화를 위하여 오일을 압력 분사하도록 구성되는 냉각 파이프의 분사 각도, 위치, 크기, 개수 등의 최적화 설계, 냉각 최적화를 위한 모터 및 하우징 형상 설계, 냉각 분사 구조 개선이나 냉각 부조(扶助) 구조물 개발 등을 포함하여 모터 냉각 시스템에 대한 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, in order to increase the efficiency of the cooling system, optimization design of the injection angle, position, size, number, etc. of the cooling pipe configured to inject oil under pressure, motor and housing shape design for cooling optimization, improvement of the cooling injection structure or cooling aid Various studies on motor cooling systems, including the development of structures, are being actively conducted.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, The present invention has been devised to solve the above problems,
냉각 성능과 냉각 효율을 향상시킬 수 있는, 모터를 위한 냉각오일 분사 구조를 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a cooling oil injection structure for a motor that can improve cooling performance and cooling efficiency.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below (hereinafter 'person of ordinary skill') it could be
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다. In order to achieve the object of the present invention as described above and perform the characteristic functions of the present invention to be described later, the features of the present invention are as follows.
본 발명의 일부 실시형태예 따른 냉각오일 분사 구조는, 고정자 코어 및 상기 고정자 코어에 권선되고, 상기 고정자 코어의 축방향에 대하여 상기 고정자 코어로부터 비스듬히 형성되는 코일을 포함하는 모터; 상기 모터의 일 측에 상기 코일로부터 일정 거리 이격하여 배치되고, 상기 코일에 오일을 분사하도록 구성되는 제1 분사 홀을 포함하는 제1 냉각 파이프; 및 상기 모터의 타 측에 상기 코일로부터 일정 거리 이격하여 배치되고, 상기 코일에 오일을 분사하도록 구성되는 제2 분사 홀을 포함하는 제2 냉각 파이프를 포함하고, 상기 제1 분사 홀 측에서는, 상기 코일이 제1 분사 홀에서 멀어지는 방향으로 상기 고정자 코어로부터 외측으로 비스듬히 연장하는 부분에 오일을 분사하도록 구성되고, 상기 제2 분사 홀 측에서는 상기 코일이 제2 분사 홀에서 멀어지는 방향으로 상기 고정자 코어를 향해 비스듬히 연장하는 부분에 오일을 분사하도록 구성되고, 상기 제2 분사 홀의 크기는 제1 분사 홀의 크기보다 크게 형성된다. A cooling oil spraying structure according to some embodiments of the present invention includes: a motor including a stator core and a coil wound around the stator core and formed obliquely from the stator core with respect to an axial direction of the stator core; a first cooling pipe disposed on one side of the motor to be spaced apart from the coil by a predetermined distance and including a first injection hole configured to inject oil into the coil; and a second cooling pipe disposed on the other side of the motor spaced apart from the coil by a predetermined distance and including a second injection hole configured to inject oil into the coil, wherein at the first injection hole side, the coil configured to spray oil to a portion obliquely extending outwardly from the stator core in a direction away from the first injection hole, and at the side of the second injection hole, the coil is inclined toward the stator core in a direction away from the second injection hole It is configured to inject oil into the extending portion, and the size of the second injection hole is larger than the size of the first injection hole.
본 발명의 일부 실시형태에 따른 냉각오일 분사 구조는, 고정자 코어 및 상기 고정자 코어에 권선되는 코일을 포함하는 모터; 상기 모터의 일 측에 상기 코일로부터 일정 거리 이격하여 배치되고, 상기 코일의 제1 전방부분에 오일을 분사하도록 구성되는 제1 전방홀 및 상기 코일의 제1 후방부분에 오일을 분사하도록 구성되는 제1 후방홀을 포함하는 제1 냉각 파이프; 및 상기 모터의 타 측에 상기 코일로부터 일정 거리 이격하여 배치되고, 상기 코일의 제2 전방부분에 오일을 분사하도록 구성되는 제2 전방홀 및 상기 코일의 제2 후방부분에 오일을 분사하도록 구성되는 제2 후방홀을 포함하는 제2 냉각 파이프를 포함하고, 상기 제1 전방부분은 상기 코일이 상기 고정자 코어에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 상기 제1 냉각 파이프로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 부분이고, 상기 제2 전방부분은 상기 코일이 상기 고정자 코어에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 상기 제2 냉각 파이프를 향하여 연장하는 부분이고, 상기 제1 후방부분은 상기 코일이 상기 고정자 코어에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 상기 제1 냉각 파이프를 향해 연장하는 부분이고, 상기 제2 후방부분은 상기 코일이 상기 고정자 코어에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 상기 제2 냉각 파이프로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 부분이고, 상기 제2 전방홀의 크기는 제1 전방홀의 크기보다 크고, 상기 제2 후방홀의 크기는 제2 후방홀의 크기보다 작게 구성된다.A cooling oil spraying structure according to some embodiments of the present invention includes: a motor including a stator core and a coil wound around the stator core; A first front hole arranged to be spaced apart from the coil by a certain distance on one side of the motor and configured to spray oil to a first front portion of the coil and a first front hole configured to spray oil to a first rear portion of the coil 1 A first cooling pipe including a rear hole; and a second front hole arranged to be spaced apart from the coil by a certain distance on the other side of the motor and configured to spray oil to a second front portion of the coil and a second rear portion of the coil configured to spray oil a second cooling pipe including a second rear hole, wherein the first front portion is a portion in which the coil obliquely protrudes outward with respect to the stator core and extends in a direction away from the first cooling pipe; 2 The front portion is a portion in which the coil obliquely protrudes outward with respect to the stator core and extends toward the second cooling pipe, and the first rear portion is a portion in which the coil obliquely protrudes outward with respect to the stator core to form the second cooling pipe. 1 is a portion extending toward the cooling pipe, and the second rear portion is a portion in which the coil protrudes obliquely outward with respect to the stator core and extends in a direction away from the second cooling pipe, and the size of the second front hole is The size of the first front hole is larger than the size of the second rear hole is configured to be smaller than the size of the second rear hole.
본 발명에 따르면, 냉각 성능 및 냉각 효율이 우수한 냉각오일 분사 구조가 제공된다. According to the present invention, there is provided a cooling oil injection structure having excellent cooling performance and cooling efficiency.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to those described above, and other effects not mentioned will be clearly recognized by those skilled in the art from the following description.
도 1은 차량의 모터 냉각 시스템의 구성도를 도시하고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤어핀 모터를 상측에서 바라본 모습을 도시하고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤어핀 모터를 전방에서 바라본 모습을 도시하고,
도 4는 도 2의 전방 좌측을 도시하고,
도 5는 도 2의 전방 우측을 도시하고,
도 6a는 도 2의 전방 좌측을 도시하고,
도 6b는 도 2의 전방 우측으로서 변형예를 도시한다. 1 shows a configuration diagram of a motor cooling system of a vehicle,
2 is a view showing a hairpin motor according to an embodiment of the present invention as viewed from above;
3 is a view showing a hairpin motor according to an embodiment of the present invention as viewed from the front;
Figure 4 shows the front left side of Figure 2,
Figure 5 shows the front right side of Figure 2,
Fig. 6a shows the front left side of Fig. 2;
Fig. 6b shows a modification as the front right side of Fig. 2;
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are only exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described herein, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, terms such as first and/or second may be used to describe various components, but the components are not limited to the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, within the scope not departing from the scope of the rights according to the concept of the present invention, the first component may be named as the second component, Similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. something to do. On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly contacted" with another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Other expressions for describing the relationship between elements, that is, expressions such as "between" and "immediately between" or "adjacent to" and "directly adjacent to", should be interpreted similarly.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Like reference numerals refer to like elements throughout. Meanwhile, the terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” means that the stated component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는 환경차량의 모터 냉각 시스템의 구성도가 도시되어 있다. 모터 냉각 시스템은 차량의 냉각수 시스템(500)과 협동하여 작동한다. 차량의 냉각수 시스템(500)에서는 전동식 워터 펌프(Electric Oil Pump) 및 라디에이터를 포함하는 차량 냉각 시스템(510)으로부터의 냉각수가 인버터(520)를 냉각하고, 열 교환기(620)를 거쳐 차량 냉각 시스템(510)으로 순환한다. 1 is a block diagram of a motor cooling system of an environment vehicle is shown. The motor cooling system works in cooperation with the vehicle's coolant system 500 . In the vehicle cooling water system 500, the cooling water from the
냉각유 시스템(600)에서는 전동식 오일 펌프(610)가 오일에 압력을 가하는 힘으로 오일을 압송하면서 오일의 순환이 시작된다. 오일은 열 교환기(620)에서 비교적 온도가 낮은 냉각수 시스템(500)의 냉각수와 열 교환을 하여 온도를 낮춘 뒤 모터(630)의 냉각 파이프(640)에서 분사되면서 모터(630)를 냉각한다. In the cooling
모터(630)의 냉각을 마친 오일은 감속기(650)로 유동하고, 기어 처닝을 통해 감속기(650)를 냉각한다. 모터(630)와 감속기(650)의 냉각을 마친 오일은 오일 필터(660)를 통해 불순물을 제거한 뒤 다시 전동식 오일 펌프(610)로 복귀하면서 재순환한다. 한편, 모터 냉각 시스템은 오일 필터(660)를 통과한 오일의 온도, 열 교환기(620)를 통과한 오일의 온도 및 모터(630)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(670)를 구비함으로써 오일의 온도가 감지되도록 구성된다. The oil after cooling of the
본 발명에 따르면, 냉각 파이프(640)에서 모터(630)의 코일 형상에 맞추어 최적량의 오일이 분사되도록 하는 오일 분사 구조를 통해 보다 효율적으로 모터를 냉각시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to more efficiently cool the motor through the oil injection structure in which the optimum amount of oil is injected from the
본 발명에 따른 오일 분사 구조는 냉각 파이프로부터 모터의 코일에 분사된 오일이 코일의 형상으로 인해 냉각에 활용되지 못하고 버려지는 양을 최소화하고 모터 냉각에 사용되는 유효 오일량을 최대화할 수 있다. The oil injection structure according to the present invention minimizes the amount of oil injected from the cooling pipe to the coil of the motor is not utilized for cooling due to the shape of the coil and is discarded, and can maximize the effective amount of oil used for cooling the motor.
이하에서는 도 2 내지 6b를 참조하여 본 발명에 따른 모터를 위한 오일 분사 구조에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, an oil injection structure for a motor according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6B .
모터(630)는 고정자(100) 및 회전자(미도시)를 포함한다. 고정자(100)는 고정자 코어(120) 및 코일(140)을 포함하고, 고정자 코어(120)에는 코일(140)이 와인딩되어 모터 하우징 내에 결합된다. 회전자에는 영구자석이 둘레를 따라 장착되고, 고정자(100)의 내측에 배치된다. 즉, 모터(630)는 영구자석 동기모터(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)일 수 있다.The
본 발명에 따르면, 모터(630)는, 특히, 헤어핀 모터일 수 있다. 모터는 코일의 권선 방식에 따라 분류될 수 있는데, 코일의 권선 방식에 따른 모터의 유형 중, 특히, 헤어핀 모터에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정자 코어(120)의 양 끝단에서 코일 틀이 비스듬한 각도로 배열된다. 고정자 코어(120)는 각 단부에서 고정자 코어(120)의 외측으로 코일(140)이 돌출한다. 본 발명의 구현예에 따르면, 모터(630)의 전방 또는 후방에서 바라볼 때 고정자 코어(120)의 전방에서 돌출하는 전방 측 코일과 고정자 코어(120)의 후방에서 돌출하는 후방 측 코일은 대체적으로 동일한 방향으로 비스듬히 기울어지는 영역을 포함한다. 예를 들어, 모터(630)의 후방에서 전방을 바라볼 때 전방 측 코일이 고정자 코어(120)의 축방향에 대하여 시계방향으로 비스듬하게 고정자 코어(100)로부터 돌출하면, 후방 측 코일은 시계방향으로 비스듬하게 고정자 코어(100)로 인입된다. According to the present invention, the
본 발명의 구현예에 따르면, 모터(630)의 코일(140)은 고정자 코어(120)로부터 고정자 코어(120)의 축방향에 대하여 비스듬히 돌출한다. 이와 같이 비스듬히 돌출된 코일은 고정자 코어(120)의 반경방향, 둘레방향 및 상기 반경방향 및 둘레방향 사이의 방향 중 적어도 하나의 방향으로 적어도 1회 벤딩된다. 이와 같이 벤딩된 코일은 고정자 코어(120)의 축방향에 대하여 비스듬히 고정자 코어(120)로 인입된다. According to an embodiment of the present invention, the
코일(140)로의 오일 공급은 냉각 파이프(200)에 의해 이루어지고, 냉각 파이프(200)는 전동식 오일 펌프(610)에 의해 압송된 오일을 모터(630)에 제공한다. 보다 구체적으로는, 냉각 파이프(200)에는 복수의 분사 홀이 형성되어 분사 홀을 통해 오일이 코일(140) 측으로 분사된다. Oil is supplied to the
이때 비스듬한 코일(140)의 형상 때문에 냉각 파이프(200)로부터 분사되는 오일이 코일을 맞고 내부로 스며들지 못한 채 코일(140)의 외측으로 튕겨나가는, 이른바 오일 버려짐 현상이 발생한다. At this time, because of the shape of the
오일 버려짐 현상에 의하면 분사된 오일이 코일(140)을 맞고 코일(140)의 외측 또는 모터 하우징 측으로 날아가므로, 실제로 모터(630) 냉각에 사용되는 오일 유량은 공급된 오일 유량에 비하여 감소하게 되고, 결국 냉각 효율을 저하시킨다. 이러한 문제는 유량이 큰 경우(예: 10 liters per minute(LPM))뿐만 아니라 유량이 작은 때(예: 4 내지 6LPM)에도 발생하므로 오일 버려짐 현상에 대한 해결책이 필요하다. According to the oil dumping phenomenon, the injected oil hits the
이에 본 발명은 서로 마주보는 냉각 파이프(200)의 분사 홀의 크기를 코일(140)의 형상에 따라 조절한다. 코일(140)의 형상을 고려하여 오일이 외측으로 버려질 것으로 예측되는 홀의 직경은 작게 하고, 마주보는 냉각 파이프(200)의 홀의 직경은 크게 함으로써 코일(140)에 스며드는 오일량을 증가시킬 수 있다. Accordingly, in the present invention, the size of the injection hole of the
냉각 파이프(200)는 직선형, 환형 또는 복합형 등 다양한 형상을 취할 수 있고, 냉각 파이프(200)의 개수도 0개 내지 3개 등 복수 개가 마련될 수 있다. 모터(630)의 좌측 및 우측에서 균등하게 오일을 공급할 수 있어서 통상적으로는 두 개의 냉각 파이프(200)가 사용되고 있다. The
본 발명에서는 모터(630)에 대하여 좌측 및 우측에 배치되는 한 쌍의 냉각 파이프(200)를 예로 들어 설명한다. 냉각 파이프(200)는 모터(630)의 상 측에 배치될 수 있다. In the present invention, a pair of cooling
본 발명의 실시예에 따르면, 모터(630)에는 제1 냉각 파이프(220) 및 제2 냉각 파이프(240)가 모터(630)에 대하여 서로 마주보도록 배치된다. According to an embodiment of the present invention, the
제1 냉각 파이프(220)는 복수의 분사 홀을 포함하며, 모터(630)의 전방에 형성되는 제1 전방홀(222) 및 모터(630)의 후방에 형성되는 제1 후방홀(224)을 포함할 수 있다. The
제2 냉각 파이프(240)도 복수의 분사 홀을 포함하며, 모터(630)의 전방에 형성되는 제2 전방홀(242) 및 모터(630)의 후방에 형성되는 제2 후방홀(244)을 포함할 수 있다. The
본 발명의 구현예에 따르면, 제1 전방홀(222)과 제2 전방홀(242)은 모터(630)에 대하여 서로 대칭된다. 즉, 제1 전방홀(222)의 분사 각도와 제2 전방홀(242)의 분사 각도는 실질적으로 동일하다. According to an embodiment of the present invention, the first
또한, 제1 후방홀(224)과 제2 후방홀(244)은 모터(630)에 대하여 서로 대칭될 수 있다. 즉, 제1 후방홀(224)의 분사 각도와 제2 후방홀(244)의 분사 각도는 실질적으로 동일하게 마련된다. Also, the first
다만, 제1 냉각 파이프(220) 및 제2 냉각 파이프(240)가 서로에 대해 완전히 동일하지 않은 경우가 있고, 제1 전방홀(222) 및 제2 전방홀(242), 제1 후방홀(224) 및 제2 후방홀(244)이 서로에 대해 완전히 대칭되지 않을 수 있으므로, 본 발명에 따르면, 후술할 각도 조건이 만족되는 경우에 대응하는 분사 홀의 크기에 차등을 두도록 구성될 수 있다. However, there is a case where the
도 4 및 5를 참조하면, 전방 측 코일(142) 영역에서 제1 전방홀(222)에 의해서 분사된 오일은 코일(142)에 접촉한 뒤 전방 측 코일(142)의 외측 또는 고정자 코어(120)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 또는, 제1 전방홀(222) 측에서 볼 때, 제1 전방홀(222)에서 분사된 오일은, 고정자 코어(120)에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 제1 냉각 파이프(220)로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 코일(142)의 부분에 분사된다. 따라서, 제1 전방홀(222)로부터, 오일이 접촉하게 되는 전방 측 코일(142)을 향하는 선에 대하여 시계방향으로 비스듬하게 오일이 튕겨져 나간다(도 4의 점선). 4 and 5 , the oil injected by the first
반대로 전방 측 코일(142) 영역에서 제2 전방홀(242)에 의해서 분사된 오일은 코일(142)에 접촉한 뒤 전방 측 코일(142)의 내측 또는 고정자 코어(120)와 가까워지는 방향으로 이동한다. 또는, 제2 전방홀(242) 측에서 볼 때, 제2 전방홀(242)에서 분사된 오일은, 고정자 코어(120)를 향하여비스듬히 인입되어 제2 냉각 파이프(240)로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 코일(142)의 영역에 분사된다. 다시 말하면, 제2 전방홀(242)로부터, 오일이 접촉하게 되는 전방 측 코일(142)을 향하는 선에 대하여 시계방향으로 비스듬히 오일이 코일(142) 측으로 진입한다(도 5의 점선). Conversely, the oil injected by the second
따라서, 이와 같은 경우 제1 냉각 파이프(220)의 제1 전방홀(222)로부터의 오일 버려짐이 두드러질 것을 예측할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 모터(630)의 전방으로 돌출하는 코일(140)을 전방 측 코일(142)로 지칭하고, 모터(630)의 후방으로 돌출하는 코일(140)을 후방 측 코일(144)로 지칭한다. Accordingly, in such a case, it can be predicted that the oil dumping from the first
본 발명에 따르면, 제1 전방홀(222)의 직경을 제2 전방홀(242)의 직경보다 작게 구성한다. 제2 전방홀(242)을 통해 분사되는 오일의 양이 더 많아지므로 같은 LPM 상황에서 더 높은 냉각 성능과 냉각 효율을 제공할 수 있다. According to the present invention, the diameter of the first
전방 측 코일(142)과 같은 상황 하에서는 아래 식 1이 만족될 수 있다. Equation 1 below may be satisfied under the same situation as the
(식 1)(Equation 1)
여기에서, df2는 제2 전방홀(242)의 크기이고 df1은 제1 전방홀(222)의 크기이다. k는 크기는 크기변경계수로서 환경 조건에 따라 가변할 수 있으며, 바람직하게는, 1 내지 1.5일 수 있고, 보다 바람직하게는 1.2일 수 있다. 환경 조건은 가공치수 가능 여부 및 냉각 환경 등을 포함할 수 있다. Here, d f2 is the size of the second
전술한 바와 같이, 고정자 코어(120)의 후방에서 바라볼 때, 전방 측 코일(142)이 고정자 코어(120)의 축방향에 대하여 반시계방향으로 각도를 가지고 고정자 코어(120)로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 경우, 후방 측 코일(144)은 고정자 코어(120)의 축방향에 대하여 반시계방향으로 각도를 가지면서 고정자 코어(120)를 향하여 연장한다. 따라서, 후방 측 코일(144)은 전방 측 코일(142)과는 반대 상황이 된다. 제2 냉각 파이프(240)의 제2 후방홀(244)로부터 분사되는 오일이 외측으로 튕겨나가게 되고, 제1 냉각 파이프(220)의 제1 후방홀(224)로부터 분사되는 오일은 코일(144) 측으로 들어간다. 따라서, 이 경우에는 식 2와 같이 제1 후방홀(224)의 크기를 제2 후방홀(244)의 크기보다 크게 형성한다. As described above, when viewed from the rear of the
(식 2)(Equation 2)
여기에서, dr1는 제1 후방홀(224)의 크기이고 dr2는 제2 후방홀(244)의 크기이다. Here, d r1 is the size of the first
또한, 제1 전방홀(222), 제2 전방홀(242), 제1 후방홀(224) 및 제2 후방홀(244)의 크기 변경에도 불구하고 냉각 파이프(200)에서 분사되는 오일량과 분사 압력은 동일하게 유지될 수 있다. 즉, 식 3과 같이, 제1 냉각 파이프(220)에서 제1 전방홀(222)의 크기가 감소된 만큼 제1 후방홀(224)의 크기가 증가되고 또한 제2 전방홀(242)의 크기가 증가한 만큼 제2 후방홀(244)의 크기가 감소하므로 동일 유량과 압력을 유지할 수 있다. In addition, the amount of oil injected from the
(식 3) (Equation 3)
따라서, 본 발명에 따르면, 기존 구조에 비하여 동일 LPM 상황에서 보다 개선된 냉각 성능과 효율을 제공할 수 있다. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide more improved cooling performance and efficiency in the same LPM situation as compared to the existing structure.
전술한 바와 같이, 냉각 파이프(200)가 모터(630)에 대하여 완벽한 대칭이 아닐 수 있고 각 냉각 파이프(200)에 형성되는 분사 홀의 위치도 완전한 대칭이 아닐 수 있으며 코일(140) 상부의 범위가 모호한 점이 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 미리 설정된 각도 조건이 만족되는 경우, 마주보는 분사 홀이 동일한 위치를 냉각하는 것으로 판단된다. 마주보는 분사 홀이 동일한 위치를 냉각하는 것으로 판단되는 경우에 홀의 크기에 차등을 두게 된다. As described above, the
도 3을 참조하면, 제1 냉각 파이프(220)의 중심과 제1 전방홀(222)을 연결하는 직선이 전방 측 코일(142)에 닿는 위치(P1)와 모터(630)의 중심을 연결하는 선과 수직방향 축(A)이 이루는 각도를 제1 각도()라고 한다. 제2 각도()는 제2 냉각 파이프(240)의 중심과 제2 전방홀(242)을 연결하는 직선이 전방 측 코일(142)에 닿는 위치(P2)와 모터(630)의 중심을 연결하는 선과 수직방향 축(A)이 이루는 각도이다. 제1 각도()와 제2 각도()가 미리 설정된 각도 값을 만족하는 경우에만 크기변경계수(k)에 따라 제1 전방홀(222) 및 제2 전방홀(242)의 크기를 보정한다. 비제한적인 예로서, 미리 설정된 각도 값인 제1 각도()와 제2 각도()는, 각각, 18°일 수 있고, 그 때의 k 값은 1.2이다. Referring to FIG. 3 , a straight line connecting the center of the
본 발명의 일부 변형예에 따르면, 분사 홀의 크기의 변경 없이 분사 홀 개수의 증감을 통해 앞서 언급된 효과를 얻을 수 있다. According to some modifications of the present invention, the above-mentioned effect can be obtained through the increase or decrease of the number of injection holes without changing the size of the injection holes.
도 6a 및 6b를 참조하면, 대부분의 오일이 전방 측 코일(142) 내로 침투하는 제2 전방홀(242)과 더불어 제3 전방홀(242')이 타공될 수 있다. 이는 모터(630) 후방 측에도 동일하게 적용될 수 있다는 점이 통상의 기술자에게 명백할 것인 바 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Referring to FIGS. 6A and 6B , a third
본 발명에 따르면, 동일 LPM 상황에서 구동모터의 냉각 성능이 향상될 수 있다. 동일한 공급 오일량 하에서, 코일에 맞고 버려지는 오일량을 줄이고 냉각에 사용되는 오일량을 증대시킴으로써 동일 LPM에서 보다 고 LPM 냉각 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 제1 전방홀(222)의 직경을 기존 대비 70% 감소시키고 제2 전방홀(242)의 직경을 이에 대응하게 증가시키면 버려지는 오일량은 50% 이상 감소하고, 감소된 양은 냉각에 사용되는 효과가 발생한다. 늘어난 냉각 유효 오일량은 코어 벽면을 타고 흘러내리면서 발열이 심한 코일 내측에도 잘 침투하여 코일 내측 냉각을 돕는다. 그 결과, 냉각 성능 증대로 인한 모터 고정자 절연 파괴 및 회전자 자석 감자로부터 안정성 또한 확보할 수 있다. 따라서, 모터 감자 고장으로 인한 교체 비용도 절감할 수 있게 되는 것이다.According to the present invention, the cooling performance of the driving motor can be improved in the same LPM situation. Under the same supply oil amount, a higher LPM cooling effect can be obtained than at the same LPM by reducing the amount of oil hit and thrown away by the coil and increasing the amount of oil used for cooling. For example, if the diameter of the first
본 발명에 의하면, 차량 주행 성능이 향상된다. 코일 온도 증가로 온도센서가 모터 과온을 감지하여 과온 보호 로직이 실행될 경우, 모터는 출력 제한(De-rating)에 의해 주행 출력 성능이 저하된다. 그러나 본 발명에 따르면, 동일 LPM으로써 고정자에 분사하는 오일량은 동일하면서도 코일 내로 오일이 추가적으로 스며들게 함으로써 고정자 내측 및 회전자의 냉각 성능을 향상시킨다. 따라서, 본 발명에 따르면, 모터 출력 제한으로부터의 자유도가 높아지고, 이로 인해 더욱 안정적인 주행성능을 발휘할 수 있게 한다. According to the present invention, vehicle running performance is improved. When the temperature sensor detects overheating of the motor due to an increase in the coil temperature and the overtemperature protection logic is executed, the driving output performance of the motor is degraded due to de-rating. However, according to the present invention, the amount of oil injected to the stator with the same LPM is the same, and the cooling performance of the inside of the stator and the rotor is improved by allowing the oil to additionally permeate into the coil. Therefore, according to the present invention, the degree of freedom from the motor output limitation is increased, thereby making it possible to exhibit more stable driving performance.
본 발명에 따르면, 주행거리를 증가시킬 수 있다. 냉각 성능 향상이란 냉각 오일이 냉각 대상인 모터의 열을 더 많이 흡수함을 말한다. 다시 말해, 본 발명의 분사 구조는 기존 구조에 비하여 모터 온도는 감소하고 냉각 오일 온도는 증가했다고 할 수 있다. 그 결과, 모터의 온도 감소에 의한 전류 및 동손(Copper loss) 감소로 손실이 줄어들어 주행거리가 증가한다. 뿐만 아니라, 냉각 오일의 온도 증가로 인해 점성이 감소하면서 감속기 측에서 걸리는 손실(드래그)이 감소하게 되고, 따라서, 모터와 감속기 양측에서 효율이 올라가고 주행거리 증가 효과를 제공한다.According to the present invention, it is possible to increase the travel distance. Improved cooling performance means that the cooling oil absorbs more heat from the motor to be cooled. In other words, in the injection structure of the present invention, the motor temperature is reduced and the cooling oil temperature is increased compared to the conventional structure. As a result, the loss is reduced due to the reduction of current and copper loss due to the decrease in the temperature of the motor, and thus the driving distance is increased. In addition, as the viscosity decreases due to an increase in the temperature of the cooling oil, the loss (drag) applied to the reducer is reduced, and thus, the efficiency is increased at both the motor and the reducer, and an effect of increasing the mileage is provided.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes can be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have the knowledge of
100: 고정자
120: 고정자 코어
140: 코일
142: 전방 측 코일
144: 후방 측 코일
200: 냉각 파이프
220: 제1 냉각 파이프
222: 제1 전방홀
224: 제1 후방홀
240: 제2 냉각 파이프
242: 제2 전방홀
242': 제3 전방홀
244: 제2 후방홀
500: 냉각수 시스템
510: 차량 냉각시스템
520: 인버터
600: 냉각유 시스템
610: 전동식 오일 펌프
620: 열 교환기
630: 모터
640: 냉각 파이프
650: 감속기
660: 오일 필터
670: 온도센서100: stator 120: stator core
140: coil 142: front side coil
144: rear side coil 200: cooling pipe
220: first cooling pipe 222: first front hole
224: first rear hole 240: second cooling pipe
242: second front hole 242': third front hole
244: second rear hole 500: coolant system
510: vehicle cooling system 520: inverter
600: cooling oil system 610: electric oil pump
620: heat exchanger 630: motor
640: cooling pipe 650: reducer
660: oil filter 670: temperature sensor
Claims (10)
상기 모터의 일 측에 상기 코일로부터 일정 거리 이격하여 배치되고, 상기 코일에 오일을 분사하도록 구성되는 제1 분사 홀을 포함하는 제1 냉각 파이프; 및
상기 모터의 타 측에 상기 코일로부터 일정 거리 이격하여 배치되고, 상기 코일에 오일을 분사하도록 구성되는 제2 분사 홀을 포함하는 제2 냉각 파이프를 포함하고,
상기 제1 분사 홀 측에서는, 상기 코일이 제1 분사 홀에서 멀어지는 방향으로 상기 고정자 코어로부터 외측으로 비스듬히 연장하는 부분에 오일을 분사하도록 구성되고,
상기 제2 분사 홀 측에서는 상기 코일이 제2 분사 홀에서 멀어지는 방향으로 상기 고정자 코어를 향해 비스듬히 연장하는 부분에 오일을 분사하도록 구성되고,
상기 제2 분사 홀의 크기는 제1 분사 홀의 크기보다 크게 형성되는 것인 냉각오일 분사 구조.a motor including a stator core and a coil wound around the stator core and formed obliquely from the stator core with respect to an axial direction of the stator core;
a first cooling pipe disposed on one side of the motor to be spaced apart from the coil by a predetermined distance and including a first injection hole configured to inject oil into the coil; and
and a second cooling pipe disposed on the other side of the motor to be spaced apart from the coil by a predetermined distance and including a second injection hole configured to spray oil to the coil,
On the side of the first injection hole, the coil is configured to inject oil to a portion obliquely extending outwardly from the stator core in a direction away from the first injection hole,
At the second injection hole side, the coil is configured to inject oil to a portion obliquely extending toward the stator core in a direction away from the second injection hole,
The cooling oil injection structure in which the size of the second injection hole is larger than the size of the first injection hole.
제1 냉각 파이프의 중심 및 제1 분사 홀을 연결하는 직선을 코일까지 연장한 위치로부터 모터의 중심을 연결한 선과, 모터의 중심을 통과하는 수직방향 축 사이의 각도인 제1 각도 및
제2 냉각 파이프의 중심 및 제2 분사 홀을 연결하는 직선을 코일까지 연장한 위치로부터 모터의 중심을 연결한 선과, 모터의 중심을 통과하는 상기 수직방향 축 사이의 각도인 제2 각도인 경우,
상기 제1 냉각 파이프가 제2 냉각 파이프가 상기 모터에 대하여 대칭이 아닌 경우에도 상기 제1 각도 및 제2 각도가 각각 미리 설정된 각도 값 이내이면 상기 제2 분사 홀의 크기가 제1 분사 홀의 크기보다 크게 형성되는 것인 냉각오일 분사 구조. The method according to claim 1,
A first angle that is an angle between a line connecting the center of the motor from a position where a straight line connecting the center of the first cooling pipe and the first injection hole is extended to the coil and a vertical axis passing through the center of the motor;
When the second angle is the angle between the line connecting the center of the motor from the position where the straight line connecting the center of the second cooling pipe and the second injection hole is extended to the coil, and the vertical axis passing through the center of the motor,
Even if the first cooling pipe is not symmetrical with respect to the motor, the size of the second injection hole is larger than the size of the first injection hole if the first angle and the second angle are respectively within a preset angle value. A cooling oil injection structure that is formed.
상기 복수의 제2 분사 홀의 크기의 합은 제1 분사 홀의 크기보다 큰 것인 냉각오일 분사 구조. The method according to claim 1, Instead of the size of the second injection hole is formed larger than the size of the first injection hole, a plurality of second injection holes are included,
The cooling oil injection structure in which the sum of the sizes of the plurality of second injection holes is greater than the sizes of the first injection holes.
상기 모터의 일 측에 상기 코일로부터 일정 거리 이격하여 배치되고, 상기 코일의 제1 전방부분에 오일을 분사하도록 구성되는 제1 전방홀 및 상기 코일의 제1 후방부분에 오일을 분사하도록 구성되는 제1 후방홀을 포함하는 제1 냉각 파이프; 및
상기 모터의 타 측에 상기 코일로부터 일정 거리 이격하여 배치되고, 상기 코일의 제2 전방부분에 오일을 분사하도록 구성되는 제2 전방홀 및 상기 코일의 제2 후방부분에 오일을 분사하도록 구성되는 제2 후방홀을 포함하는 제2 냉각 파이프를 포함하고,
상기 제1 전방부분은 상기 코일이 상기 고정자 코어에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 상기 제1 냉각 파이프로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 부분이고, 상기 제2 전방부분은 상기 코일이 상기 고정자 코어에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 상기 제2 냉각 파이프를 향하여 연장하는 부분이고,
상기 제1 후방부분은 상기 코일이 상기 고정자 코어에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 상기 제1 냉각 파이프를 향해 연장하는 부분이고,
상기 제2 후방부분은 상기 코일이 상기 고정자 코어에 대하여 외측으로 비스듬히 돌출하여 상기 제2 냉각 파이프로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 부분이고,
상기 제2 전방홀의 크기는 제1 전방홀의 크기보다 크고,
상기 제2 후방홀의 크기는 제2 후방홀의 크기보다 작게 구성되는 것인 냉각오일 분사 구조. a motor comprising a stator core and a coil wound around the stator core;
a first front hole arranged to be spaced apart from the coil by a predetermined distance on one side of the motor, and configured to spray oil to a first front portion of the coil and a first front hole configured to spray oil to a first rear portion of the coil 1 A first cooling pipe including a rear hole; and
A second front hole arranged to be spaced apart from the coil by a certain distance on the other side of the motor and configured to spray oil to a second front part of the coil and a second front hole configured to spray oil to a second rear part of the coil 2 Including a second cooling pipe including a rear hole,
The first front portion is a portion in which the coil projects obliquely outward with respect to the stator core and extends away from the first cooling pipe, and the second front portion is a portion in which the coil is obliquely outwardly with respect to the stator core. It is a part that protrudes and extends toward the second cooling pipe,
the first rear portion is a portion in which the coil projects obliquely outward with respect to the stator core and extends toward the first cooling pipe;
the second rear portion is a portion in which the coil projects obliquely outward with respect to the stator core and extends in a direction away from the second cooling pipe;
The size of the second front hole is larger than the size of the first front hole,
The size of the second rear hole is configured to be smaller than the size of the second rear hole.
상기 제1 전방홀의 크기 및 제1 후방홀의 크기의 합은, 상기 제2 전방홀의 크기 및 제2 후방홀의 크기의 합과 실질적으로 동일한 것인 냉각오일 분사 구조. 9. The method of claim 8,
and a sum of the size of the first front hole and the size of the first rear hole is substantially equal to the sum of the size of the second front hole and the size of the second rear hole.
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