KR101060602B1

KR101060602B1 - 자동차용 분리형 모터

Info

Publication number: KR101060602B1
Application number: KR1020100017216A
Authority: KR
Inventors: 주형준; 김기훈; 김대성
Original assignee: 자동차부품연구원
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-08-31

Abstract

본 발명은 하우징의 내부에 설치되며, 중심부에 샤프트가 삽입되어 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 소정의 간격을 두고 설치된 고정자가 구비된 자동차용 모터에 있어서, 상기 하우징은 그 내부가 제1,2하우징으로 구획되며, 상기 회전자와 상기 고정자가 상기 하우징의 구획된 공간에 각각 설치되며, 상기 고정자는 제1하우징과 제2하우징에서 각각 서로 다른 극성을 갖도록 교차되게 배치된 것을 특징으로 하는 자동차용 분리형 모터에 관한 것이다.
이에, 본 발명은 하우징이 구획되어 각각 두 개의 회전자와 고정자가 설치됨에 따라 모터의 성능이 증대되고, 고정자의 극성이 하우징의 일측과 타측에서 대칭되게 교차되게 배치됨에 따라, 회전자와 고정자의 간격이 더 멀어지지 않고 항상 일정한 간격을 유지할 수 있으므로 진동이나 소음 발생을 억제하는 효과가 있다.

Description

자동차용 분리형 모터 {Sepration type Motor for Auto vehicle}

본 발명은 자동차용 분리형 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 하우징에 다수의 고정자와 회전자를 구비하여 모터의 출력을 증대시키고, 모터의 샤프트 중간에 베어링을 구비하여 하중을 감소시키고, 회전자와 고정자의 간격을 일정하게 유지하여 모터의 내구성을 증대시키며, 고정자의 극성을 서로 다르게 교차배치하여 소음과 진동이 발생하는 것을 방지하는 자동차용 분리형 모터에 관한 것이다.

일반적으로 전기 자동차(Electric vehicle; EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서 가솔린 자동차가 출현되기 훨씬 이전인 1873년 영국의 알 데이비슨(R, Davidson)에 의해 최초로 제작되었으나 1차 세계대전 후 가솔린 자동차의 급속한 발전으로 인하여 일반의 관심에서 멀어져 자취를 감추게 되었다.

그러나, 80년대에 이르러 자동차 배출가스에 의한 공해문제가 대두되면서 그 해법으로 전기 자동차의 사용이 제시되었으나, 축전지 기술부족으로 상용화가 미루어져 왔다. 이에, 90년대 초반에 이르러 축전지 신기술의 가능성이 창출되면서 미국을 중심으로 급속하게 전기 자동차의 개발이 추진되었다.

특히, 미국의 경우 자동차 회사의 강한 반발에도 불구하고 캘리포니아 주정부에서는 1998년부터 전기 자동차 사용을 의무화하는 ZEV(Zero Emission Vehicle) 규제가 입법화되고, CO2 규제와 관련하여 전기 자동차의 발전 전망이 높아지고 있다.

전술한 전기 자동차는 일반적으로 하나의 모터를 이용하여 전기 자동차에 구동력을 제공하도록 구성되므로 모터의 성능에 따라 전기 자동차의 구동력이 결정되게 된다.

전기 자동차를 구동하는 전기 모터는 운전 환경 예를 들면, 평평한 길이나 오르막 길, 내리막 길, 차체의 무게 및 승차 인원 등에 따라 큰 모터의 동력이 요구된다. 특히, 전기 자동차가 오르막이나 울퉁불퉁한 길을 주행할 때 하나의 모터에 의해 충분한 구동력을 얻을 수 없는 바, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 고출력의 전기 모터의 사용이 요구되지만 이 경우, 배터리의 사용량 및 제작 단가를 증대시키는 문제점이 있다.

전기 자동차를 구동하는 전기 모터는 전기 모터를 구성하는 고정자가 회전자가 항상 일정한 간격을 유지하면서 작동된다. 특히, 전기 모터는 토크 효율을 높이기 위해 고정자와 회전자의 간격이 좁은 상태로 구성되어 있다. 이에, 외부에서 충격이 발생하였을 때 내구성이 약한 고정자와 회전자 간의 접촉으로 인한 간섭이 발생하여 고장을 유발하는 문제점이 있다.

또한, 고출력 모터를 구성하기 위해서 샤프트의 길이가 길어지면서 회전자의 변형율이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 고출력의 토크를 지지하기 위해서 회전축의 직경이 커지거나 베어링 용량 증대 및 베어링을 지지하는 모터의 하우징 강성이 증대되어야 하므로 모터의 무게가 무거워지고 이에 따른 비용이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 모터의 구동시 기전력의 제어 및 역기전력의 분포 특성, 인덕턴스의 영향으로 토크리플(Torque Riffle) 현상이 발생하여 소음 및 진동이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 모터의 하우징을 구획하여 하나의 하우징에 다수의 고정자와 회전자가 설치되도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 회전축을 구동하여 구획된 공간에 각각 설치된 고정자와 회전자를 작동시키도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 하우징의 양면과 하우징을 구획하는 격벽에 내구성을 증대시키고, 고정자와 회전자의 간섭을 방지하도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 구획된 하우징에 설치되는 고정자와 회전자의 극성이 교차되어 일측과 타측에서 발생한 토크리플을 상쇄시키도록 함에 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 목적을 달성하기 위해 하우징의 내부에 설치되며, 중심부에 샤프트가 삽입되어 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 소정의 간격을 두고 설치된 고정자가 구비된 자동차용 모터에 있어서, 상기 하우징은 그 내부가 제1,2하우징으로 구획되며, 상기 회전자와 상기 고정자가 상기 하우징의 구획된 공간에 각각 설치되고, 상기 고정자는 링형상으로 제1하우징과 제2하우징이 마주보게 설치되되 각각의 고정자에 각 극성이 3상으로 교차되게 형성되어 마주보는 위치에 각각 서로 다른 극성이 위치되도록 배치되며, 상기 고정자는 상기 제1하우징과 제2하우징에서 각각 서로 다른 극성이 25°~35°교차되게 틀어져 배치된 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 제1,2하우징과 상기 샤프트 사이에는 상기 샤프트가 관통하는 위치에 상기 샤프트를 지지하도록 각각 베어링이 설치된 것을 특징으로 한다.

이에, 본 발명은 하우징이 구획되어 각각 두 개의 회전자와 고정자가 구비되고, 각각의 회전자와 고정자는 하나의 샤프트로 구동됨에 따라 종래와 같은 구동력으로 모터의 출력성능이 증대되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 하우징과 샤프트 사이에 베어링이 설치됨에 따라 하우징의 일측과 타측에 각각 설치되는 회전자와 고정자가 항상 일정한 간격을 유지함과 아울러, 회전하는 샤프트는 베어링에 의해 지지되어 내구성이 증대되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고정자의 극성이 하우징의 일측과 타측에서 교차되어 배치됨에 따라 각각의 하우징에서 발생하는 토크리플이 서로 상쇄되어 진동이나 소음 발생을 억제하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터의 고정자를 도시한 도면.
도 4a는 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터의 제1고정자를 도시한 도면.
도 4b는 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터의 제2고정자를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터의 제1,2고정자의 토크리플을 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터의 고정자를 도시한 도면이다.

도 4a는 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터의 제1고정자를 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터의 제2고정자를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 분리형 모터의 제1,2고정자의 토크리플을 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 자동차용 분리형 모터는 일실시예로서 3상의 고정자 권선과 영구자석 회전자로 구성된 것으로서, 하우징(10)에 수용되는 회전자(20)와 고정자(30) 그리고, 이들을 회전시키도록 회전자(20)를 관통하도록 설치된 샤프트(50)로 이루어진다.

하우징(10)은 내부에 형성된 구획격벽(15)에 의해 제1하우징(11)과 제2하우징(13)으로 공간이 구획되어진다.

회전자(20)는 제1하우징(11)과 제2하우징(13)에 각각 제1회전자(21)와 제2회전자(23)가 설치되는데 후술될 하나의 샤프트(50)가 관통되게 설치되어 회전하도록 이루어진다.

고정자(30)는 전술한 회전자(20)와 소정의 간격을 두고 제1하우징(11)과 제2하우징(13)의 가장자리에 각각 설치되는 제1고정자(31)와 제2고정자(33)로서, 링 형상으로 형성되어 제1,2회전자(21)(23)의 외측을 감싸도록 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 제1고정자(31)와 제2고정자(33)에는 각각 다른 극성을 갖는 마그네트(35)(37)가 교차배치된다. 또한, 제1고정자(31)와 제2고정자(33)의 대응되는 극성은 교차되어 배치된다.

예를 들면, 링 형상의 제1고장자(31)에 3상의 극성과 제2고정자(33)의 3상의 극성이 서로 교차되어 배치되도록 한다. 이에, 제1,2고정자(31,33)에서는 3상의 극성이 25°~35°정도 즉, 약 30°정도 틀어지게 배치되어 모터의 회전이 제어된다.

이에, 4a에 도시된 바와 같이, 링 형상의 제1고정자(31)의 마그네트(35)의 위치와 대응되는 제2고정자(33)의 위치에는 마그네트(35')가 약 30°틀어져 배치되고, 제1고정자(31)의 마그네트(37)의 위치와 대응되는 제2고정자(33)의 위치에는 마그네트(37')가 약 30°틀어져 배치되어 각각의 회전자의 위치에 따라 3상에 전압을 인가시켜 모터를 회전시키게 된다. 이는 제1,2고정자(31,33)의 마그네트(39,39')도 전술한 바와 같이 작동된다.

따라서, 제1하우징(11)과 제2하우징(13)에 각각 설치된 회전자(20)와 고정자(30) 사이에서 각각 발생하는 토크리플은 발생위치가 도 4b에 도시된 바와 같이, 틀어지게 교차배치되는 극성에 의해 서로 상쇄된다. 즉, 도 5를 참조하면, 제1하우징(11)의 일측에서 발생한 토크리플(A)은 제2하우징(13)의 타측에서 발생한 토크리플(B)에 의해 상쇄되어 회전자(20)나 고정자(30)의 회전토크가 변동되는 것이 방지됨과 아울러, 회전토크의 변동되어 유발되는 소음이나 진동의 발생이 억제된다.

한편, 회전자(20)는 하우징(10)의 중심부측에 위치하도록 하여 제1하우징(11)과 제2하우징(13)에 각각 제1회전자(21)와 제2회전자(23)가 각각 설치되며 제1,2회전자(21)(23)에는 중심부에 회전동력을 외부로 전달하기 위해 회전자(20)와 연동되어 회전하는 샤프트(50)가 삽입된다.

또한, 샤프트(50)는 제1,2회전자(21)(23)를 관통함과 아울러, 하우징(10)의 일단과 타단 및 구획격벽(15)을 관통하도록 삽입되며, 하우징(10)의 일단과 타단 및 구획격벽(15)에는 각각 제1,2,3베어링(41),(42),(43)이 설치되어 샤프트(50)를 지지한다.

이에 따라, 상술한 바와 같은 구획되어진 하우징(10)에 각각 설치된 제1,2회전자(21),(23)가 회전할 때, 제1,2회전자(21),(23)를 관통하도록 설치된 샤프트(50)는 회전자(20)가 회전될 때 하우징(10)에 각각 설치된 제1,2,3베어링(41),(42),(43)에 의해 그 회전이 지지되므로 내구성이 강화되고, 항상 일정한 간격을 유지하며 설치된 위치를 이탈하는 것이 방지된다.

10 : 하우징 11 : 제1하우징
13 : 제2하우징 15 : 구획격벽
20 : 회전자 21 : 제1회전자
23 : 제2회전자 30 : 고정자
31 : 제1고정자 33 : 제2고정자
40 : 베어링 41 : 제1베어링
43 : 제2베어링 45 : 제3베어링
50 : 샤프트

Claims

삭제
삭제
하우징의 내부에 설치되며, 중심부에 샤프트가 삽입되어 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 소정의 간격을 두고 설치된 고정자가 구비된 자동차용 모터에 있어서,
상기 하우징은 그 내부가 제1,2하우징으로 구획되며, 상기 회전자와 상기 고정자가 상기 하우징의 구획된 공간에 각각 설치되고,
상기 고정자는 링형상으로 제1하우징과 제2하우징이 마주보게 설치되되 각각의 고정자에 각 극성이 3상으로 교차되게 형성되어 마주보는 위치에 각각 서로 다른 극성이 위치되도록 배치되며,
상기 고정자는 상기 제1하우징과 제2하우징에서 각각 서로 다른 극성이 25°~35°교차되게 틀어져 배치된 것을 특징으로 하는 자동차용 분리형 모터.
제 3항에 있어서,
상기 제1하우징 및 제2하우징과, 상기 샤프트 사이에는 상기 샤프트가 관통하는 위치에 상기 샤프트를 지지하도록 각각 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 분리형 모터.