KR100263558B1 - Muti-variable speed motor for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기 자동차의 다중변속 전동기에 관한 것으로, 특히 전기 자동차 내에 별도의 변속기를 구비하지 않고서도 효율적인 변속이 가능하도록 각기 상이한 극수를 갖는 다수개의 코일부와 이와 각기 접속되어있는 정류자부와 상기 정류자부에 전류를 가변 선택 공급하는 제어부를 구비하여 차량의 출발시에는 최대 정지마찰력을 상회하는 토오크를 발휘하며, 주행중에는 저속과 중속 그리고 고속등이 모드로 구분되어 상이한 극수를 갖는 다수개의 코일부로부터 접속되어진 각각의 정류자에 가변 선택적인 전류를 공급하므로써 전기 자동차에서의 변속을 신속하며 효율적으로 실행할 수 있게하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-speed electric motor of an electric vehicle, and in particular, a plurality of coil parts having different pole numbers, commutator parts respectively connected thereto, and the commutator connected to each other so as to enable efficient shifting without a separate transmission in the electric vehicle. It is equipped with a control unit for supplying a variable selection of current to the unit, and exhibits a torque exceeding the maximum static friction when the vehicle starts.In driving, low speed, medium speed, and high speed light are divided into modes, and a plurality of coil parts having different poles are used. The present invention relates to a device that can perform a shift in an electric vehicle quickly and efficiently by supplying a variable selective current to each connected commutator.
그리고, 전기 자동차의 변속에 관련되는 종래의 기술에는 예를 들면 하기와 같은 것이 있다.And the prior art which concerns on the shift of an electric vehicle has the following, for example.
(1) 전기 자동차용 가속장치 : 국내 특허공개 제 96-29138호 ⇒가변 저항기인 포텐시오메타의 축과 플랙시블 커플링을 매개로 하여 연결과 전기자동차의 가속장치에 관한 것이다.(1) Accelerator for electric vehicles: Domestic Patent Publication No. 96-29138 ⇒ It relates to the connection and acceleration of electric vehicles through the shaft and flexible coupling of potentiometer, variable resistor.
(2) 전기 자동차의 가속장치 : 국내 실용신안 공개 제 96-1007호 ⇒전기자동차의 가속장치에 가변저항판을 결합시킨 가속장치에 관한 것이다(2) Accelerator for electric vehicles: Korean Utility Model Publication No. 96-1007 ⇒Regarding an accelerator in which a variable resistance plate is coupled to an accelerator of an electric vehicle.
(3) 전기 자동차용 기어변속장치 : 국내 실용신안 공개 제 96-21270호 ⇒전기 자동차용 기어변속 장치에 관한것이다.(3) Gear shifting device for electric vehicles: Korean Utility Model Publication No. 96-21270 ⇒ It relates to gear shifting device for electric vehicles.
(4) 소형 DC모터로 작동되는 무단변속기 : 국내 실용신안 공개 제96-14959호 ⇒DC모터로 변속되는 무단변속기에 관한 것이다.(4) Continuously variable transmissions operated by small DC motors. Korean Utility Model Publication No. 96-14959, which relates to continuously variable transmissions that are shifted by DC motors.
(5) 전기 자동차용 가속장치 : 국내 실용신안 공개 제95-17801호 ⇒가속 페달의 가압량에 비례하여 전기 모터를 구동시키는 가속장치에 관한것이다.(5) Electric Vehicle Accelerators: Korean Utility Model Publication No. 95-17801 ⇒It relates to an accelerator which drives an electric motor in proportion to the amount of pressure of the accelerator pedal.
상기에 제시한 종래의 전기 자동차용 가속 장치에 있어서는 별도의 변속기를 설치하도록 되어있음으로 적정 속도의 제어와 가속이 용이하게 이루어질 수 없었으며, 변속기의 사용에 따른 부하가 발생되어 동력의 손실이 야기되었다.In the conventional electric vehicle acceleration device described above, since a separate transmission is installed, control and acceleration of the proper speed cannot be easily performed, and a load is generated due to the use of the transmission, causing loss of power. It became.
또, 변속기의 설치로 인한 중량과 부피의 증가로 인하여 연비가 저하된다는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that fuel economy is lowered due to an increase in weight and volume due to installation of a transmission.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 각기 상이한 극수를 갖는 다수의 코일부와 이와 각기 접속되어 있는 정류자부, 상기 정류자부에 전류를 가변·선택 공급하는 재어부를 구비하여, 차량의 속도에 따른 전동기의 토르크와 회전수를 가변시킴으로써 전기 자동차의 변속을 전동기 자체적으로 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and includes a plurality of coil parts having different pole numbers, a commutator part connected to each other, and a control part for selectively and selectively supplying current to the commutator part. By varying the torque and the number of revolutions of the motor according to the present invention to provide a shift of the electric vehicle itself.
제1도는 본 발명에 따른 전기자동차의 다중변속 전동기의 구조를 예시한 투시도이다.1 is a perspective view illustrating the structure of a multiple speed motor of an electric vehicle according to the present invention.
제2도는 상기 1도에서 서로 다른 극수비를 갖도록 감긴 코일을 예시한 투시도이다.2 is a perspective view illustrating a coil wound to have different pole ratios in FIG. 1.
제3도는 상기 1도의 다른 실시예이다.3 is another embodiment of FIG.
제4도는 상기 1도의 다른 실시예이다.4 is another embodiment of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 하우징 11 : 스테이터 (영구자석 또는 자력코일)10
12 : 내부공간 13 : 로터12: internal space 13: rotor
15 : 정류자부 15-a : 제1정류자15: commutator part 15-a: first commutator
15-b : 제 2정류자 15-c : 제3정류자15-b: second commutator 15-c: third commutator
16 : 브러쉬부 16-a : 제1브러쉬16: brush portion 16-a: first brush
16-b : 제 2브러쉬 16-c : 제3브러쉬16-b: second brush 16-c: third brush
17 : 엔드 플레이트 18 : 제어부17: end plate 18: control unit
20 : 코일부 20-a : 제1코일20: coil portion 20-a: first coil
20-b : 제 2코일 20-c : 제 3코일20-b: second coil 20-c: third coil
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기자동차의 다중변속 전동기는 차량의 기동과 운천시에 변속을 위한 전기 자동차의 다중변속 전동기에 있어서, 상기 전동기에 각기 상이한 극수와 권수를 갖도록 구성되어진 로터(13) 또는 스테이터(11)와; 상기 전동기의 로터(13)와 스테이터(11)에 감겨있는 각기 상이한 권수와 극수를 갖는 코일부(20)와; 상기 코일부(20)에 전류의 공급을 매개하는 정류자부(15)와; 상기 정류자부(15)에 전류의 공급을 매개하는 브러쉬부(16)와; 상기 브러쉬부(16)에 전류를 순차·가변·선택 공급하는 제어부(18)로 구성되는 것을 특징으로 한다.Multi-variable electric motor of the present invention electric vehicle for achieving the above object in the multi-speed electric motor of the electric vehicle for shifting at the start and unwinding of the vehicle, the
따라서 본 발명 전기 자동차의 다중변속 전동기를 설치하므로써 별도의 변속기를 설치하지 않고서도 전기자동차의 효율적인 운전이 가능하도록 고안되어짐.Therefore, it is designed to enable efficient operation of the electric vehicle without installing a separate transmission by installing a multi-speed electric motor of the present invention electric vehicle.
이하 본 발명의 일 실시예에 관하여 첨부도면올 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 따른 전기 자동차의 다중변속 전동기의 구조를 예시한 투시도이고 제2도는 상기 제1도에서 서로다른 극수비를 갖도록 감긴 코일을 예시한 투시도이다.1 is a perspective view illustrating the structure of a multi-speed motor of an electric vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view illustrating coils wound to have different pole ratios in FIG. 1.
상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전기자동차 다중변속 전동기의 제어부(18)에서 인식된 전기자동차의 속도와 이에따른 부하에 의하여 인가되어진 전류가 제1브러쉬(16-a), 제2브러쉬(16-b), 제3브러쉬(16-c 선택적으로 제1정류자(15-a), 제2정류자(15-b), 제3정류자(15-c)등 공급되며, 정류자부(15)를 통하여 전류를 극수비가 서로다른 제1코일(20-a), 제2코일(20-b), 제3코일(20-c)등에 가변·선택적으로 공급되록 구성되어 있다.Referring to the drawings, the current applied by the speed of the electric vehicle recognized by the
상기 본 발명에 따른 전기 자동차의 다중변속 전동기에 대한 각 구성 및 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to each configuration and operation of the multi-speed electric motor of the electric vehicle according to the present invention as follows.
먼저, 본 발명에 따른 전기 자동차의 다중변속 전동기는 교류와 직류 전동기 본체부인 하우징(10)의 내측에 영구자석 또는 자력코일로 구성되는 스테이터(11)와 상기 스테이터(11)의 내부공간(12)에서 회전하는 로터(13)와 상기로터(13) 또는 스테이터(11)에 일정극수비를 갖도록 감긴 코일부(20)와 코일부(20)에 전류를 가변·선택적으로 공급하는 정류자부(15)와 상기 정류자부(15)에 전류를 매개하는 브러쉬부(16), 그리고 전동기의 토오크(회전력)와 회전수를 바탕으로 인가되어진 전류를 가변·선택적으로 전류를 공급하는 제어부(18)로 크게 구성된다. 스테이터(11) 또는 로터(13)에 감긴 코일부(20)에 정류자부(15)와 브러쉬부(16)을 통하여 제어부(18)에서는 가변·선택적으로 전류를 공급하므로써 전동기의 토오크(회전력)와 회전수에 변화를 이루어 낼 수 있다.First, the multi-variable electric motor of the electric vehicle according to the present invention includes a
상기 전동기의 실시예로는 정류자부(15)에서 제1정류자(15-a)의 정류자편의수가 12개라고 한다면, (기본적으로 슬롯의 수도 12개라고 한다)각각의 슬롯 12개에 일정 권수만큼 제1코일(20-a)이 감기게되고, 제2정류자(15-b)의 정류자 편의수가 6이라고 한다면, 슬롯 2개를 1개의 슬롯으로 간주하여 6개의 극수를 갖도록 제 2코일(20-b)이 감기게 되고, 제3정류자(15-c)의 정류자 편의수가 4라고 한다면, 슬룻 3개를 1개의 슬롯으로 간주하여 4개의 극수롤 갖도록 코일이 감기게 된다.According to the embodiment of the motor, if the number of commutator pieces of the first commutator 15-a is 12 in the commutator part 15 (basically, the number of slots is 12), the number of slots in each of 12 slots If the first coil 20-a is wound and the commutator convenience of the second commutator 15-b is 6, the two coils 20-a are regarded as one slot and have six poles. b) is wound, and if the commutator bias number of the third commutator 15-c is 4, the coil is wound so that three slits are regarded as one slot and have four pole rolls.
상기 정류자부(15)에서 3개의 정류자와 이에 접속뒨 코일부(20)를 기술하였으나 정류자의 수와 이에따른 코일부는 예시적인것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In the
한편, 차량의 후진운전 및 차량의 출발시에는 정류자부에서 정류자 편의수가 가장 많은 제1정류자(15-a)에 전원이 인가된다.On the other hand, the power is applied to the first commutator 15-a having the largest number of commutator conveniences in the commutator section at the time of reverse driving of the vehicle and the departure of the vehicle.
이것은 제1정류자(15-a)애 각각 접속된 슬롯의 수가 제2정류자(15-b 제3정류자(15-c)의 슬롯에 수보다 많으므로 그것에 대응해서 전동기 자체의 토크(회전력)에 대한 맥동도 상대적으로 작아지게 되며, 이에따라서 상대적으로 원활한 회전특성을 나타낼 수 있기 때문이다. 또한 차량의 점진적 고속주행시에는 정류자부(15)에서 정류자 편의수가 많은 것에서 적은 것으로 점진적인 전류의 인가가 이루어지므로 이에따른 슬롯의 수도 많은 것에서 적은 것으로 점진적인 감소가 이루어지므로 점차 로터의 1회전에 따른 회전각속도(W)는 증가되어 회전수(N)는 증가되며, 출력토크(Ta)는 상대적으로 감소하게 된다.This is because the number of slots connected to each of the first commutator 15-a is greater than the number of slots of the second commutator 15-b and the third commutator 15-c, correspondingly to the torque (rotation power) of the motor itself. The pulsation is also relatively small, and accordingly, it can exhibit relatively smooth rotational characteristics.In addition, when the vehicle is gradually driven at a high speed, the
상술한 각각의 정류자에 형성되는 정류자편과 슬롯의 수는 다양한 개수틀 갖도록 형성될 수 있다.The number of commutator pieces and slots formed in each commutator described above may be formed to have various numbers of frames.
따라서 상술한 정류자부(15)와 브러쉬부(16), 그리고 코일부(20)에서의 정류자, 브러쉬, 코일의 개수는 예시적인것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Therefore, the number of commutators, brushes, and coils in the
제3도와 제4도는 본 발명에 따른 브러쉬 레스모터에서 스테이터부에 코일부(20)를 구비한 실시예이다.3 and 4 illustrate an example in which a
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기 자동차의 다중변속 전동기에서는 차량의 출발 및 후진시에는 상대적으로 정류자 편의수가 많은 정류자에 전류가 인가되며, 차량의 속도가 점진적으로 고속 진행될수록 정류자 편의수가 적은 정류자에 전원이 인가되게 되므로써, 차량의 출발 및 후진시에는 차량의 최대 정지마찰력을 상회할 수 있는 상대적으로 큰 회전토오크를 낼 수 있게 되며 (; 로터의 1회전에 따른 회전각속도는 상대적으로 낮아지나, 출력토크는 상대적으로 증가한다.) , 차량의 속도가 고속으로 진행될수록 최대 운동마찰력을 상회할 수 있는 낮은 회전토오크와 상대적으로 큰 회전수를 낼 수 있게 된다.(;로터의 1회전에 따른 회전각속도는 상대적으로 커지며, 출력토크는 상대적으로 감소한다.)In the multi-variable electric motor of the electric vehicle according to the present invention configured as described above, a current is applied to the commutator having a large number of commutator conveniences at the start and the back of the vehicle, and the commutator has a small number of commutator conveniences as the vehicle's speed gradually progresses. Since the power is applied to the vehicle, it is possible to produce a relatively large rotational torque that exceeds the maximum static friction force of the vehicle at the start and the reverse of the vehicle (the rotational angular velocity according to the rotation of the rotor is relatively low, The output torque increases relatively.) The higher the speed of the vehicle, the lower the torque and the greater the number of revolutions that can exceed the maximum motion friction. The angular velocity becomes relatively large and the output torque decreases relatively.)
따라서, 전동기의 정류자의 수와 정류자 편의수, 슬롯의 수 및 슬롯에 감긴 코일의 권수 및 극수를 적절히 설정하므로써 동일한 전동기 내에서 회전토오크와 회전수를 가변시켜 전기 자동차의 운전시에 변속기의 사용에 따른 부하를 감소시킬 수 있으므로 전기자동차의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있게 되었으며, 제어부(18)에서 인가되어진 일정전압을 브러쉬부(16)을 통하여 각각이 정류자부(15)에 선택·가변적으로 인가되며, 정류자부(15)에서 인가된 전압이 코일부(20)에 선택·가변적으로 접점되므로써 같은 전압으로써도 회전토오크 및 회전수의 변화를 꾀할 수 있다.Therefore, by appropriately setting the number of commutators, the number of commutators, the number of slots, and the number of turns and the number of poles of the coil wound around the slot, the rotation torque and the number of revolutions in the same motor can be used for use of the transmission in the operation of an electric vehicle. Since the load can be reduced, the overall efficiency of the electric vehicle can be improved, and a constant voltage applied from the
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