KR101184335B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 관한 것이다. 본 발명에 의한 모터는 전류가 자기장 속에서 받는 전자력을 이용하여 전기적 에너지를 기계적인 일로 바꾸기 위한 것으로, 도체에 다수의 코일이 권선되어 있는 회전자; 상기 전자력을 발생시키기 위해 자계를 형성시키며, 상기 전자력의 크기를 조절할 수 있도록 상기 회전자에 대해 접근 및 이격가능하게 설치되는 복수의 마그네트; 및 상기 각 마그네트를 상기 회전자에 대해 상대이동시키기 위한 이동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

전기자동차, 모터, 마그네트, 이동수단

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소비전력을 절감시킬 수 있도록 구조가 개선된 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 전기자동차의 동력발생수단은 모터이다. 상기 모터는 전류가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기적 에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 도체에 다수의 코일이 권선되어 있는 회전자와 영구자석과 같이 자계를 형성시키는 계자를 포함하여 이루어진다.

이러한 모터는, 전류가 흐르는 도체를 자기장 속에 놓으면 자기장의 방향에 수직한 방향으로 전자력이 발생하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 회전됨으로써, 동력을 창출하게 된다.

상기 전자력의 크기는 자계의 세기와 전류의 크기와 코일의 길이에 비례하게 되는데, 일반적으로 모터는 상기 전류의 크기를 조절함으로써 그 모터의 회전을 제어하게 된다.

그러나, 모터가 채용되는 일반적인 제품과는 달리 전기자동차의 경우 무거운 중량을 가지는 차체를 상기 모터로 이동시켜야 하기 때문에, 모터에 회전력을 전달 하기 위해서 큰 전류를 인가해 주어야 한다.

결국, 배터리에 저장된 전기의 빠른 소모로 대용량 배터리의 사용이 요구되고 배터리에 전기를 공급하기 위한 연료전지의 교체주기가 빨라지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 동일한 전류에 의해서도 상대적으로 큰 회전력을 얻을 수 있게 됨으로써 소비전력을 절감시킬 수 있는 모터를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전류가 자기장 속에서 받는 전자력을 이용하여 전기적 에너지를 기계적인 일로 바꾸기 위한 것으로, 도체에 다수의 코일이 권선되어 있는 회전자; 상기 전자력을 발생시키기 위해 자계를 형성시키며, 상기 전자력의 크기를 조절할 수 있도록 상기 회전자에 대해 접근 및 이격가능하게 설치되는 복수의 마그네트; 및 상기 각 마그네트를 상기 회전자에 대해 상대이동시키기 위한 이동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 각 마그네트는 원형의 하우징에 상대이동 가능하게 설치되고, 상기 이동수단은: 상기 각 마그네트를 하나의 구동원에 의해 함께 이동시키기 위하여 복수쌍으로 이루어진 제1링크와 제2링크들; 및 상기 각 제1링크와 제2링크에 연결된 마그네트의 이동을, 상기 하우징의 반경방향으로 규제시키기 위한 이동경로 규제유니트;를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 각 제1링크의 일단부는 상기 마그네트들 중 어느 하나에 연결되고, 상기 각 제2링크의 일단부는 상기 제1링크가 연결된 어느 하나의 마그네트에 인접한 다른 하나의 마그네트에 연결되며, 상기 각 제1링크와 제2링크의 타단부는 힌지결 합되어 있으며, 상기 이동경로 규제유니트는: 상기 제1링크와 제2링크의 타단부가 결합되어 있는 힌지축에, 그 힌지축과 함께 상기 하우징의 반경방향을 따라 이동가능하게 결합되고, 상기 마그네트들과 동일한 개수를 가지는 복수의 이동부재들; 상기 각 이동부재의 반경방향 이동을 안내하기 위하여, 상기 하우징에 결합되며, 상기 하우징의 반경방향을 따라 길게 형성되고 상기 각 이동부재의 끝단이 삽입되는 복수의 가이드슬릿들이 형성되어 있는 이동규제판;을 구비하여서, 상기 구동원이 상기 마그네트들 중 어느 하나를 상기 하우징의 반경방향을 따라 이동시키는 경우에, 나머지 마그네트들이 함께 상기 회전자에 대해 접근 및 이격되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 각 마그네트는 원형의 하우징에 상대이동 가능하게 설치되고, 상기 이동수단은, 상기 각 마그네트를 상기 하우징의 반경방향을 따라 이동시키기 위한 복수의 실린더장치를 구비하도록 구성될 수 있다.

상기 각 마그네트는 상기 각 실린더장치의 로드에 결합되고, 상기 마그네트들 중 일부는 상기 회전자에 대해 접근 및 이격되게 하고 상기 마그네트들 중 나머지는 이동방지될 수 있도록, 상기 각 로드를 선택적으로 이동시키기 위한 압력분배기를 구비하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 모터는 마그네트와 회전자 사이의 거리를 조절함으로써 모터의 회전력을 제어할 수 있도록 구성됨으로써, 소비전력을 절감시킬 수 잇는 효과를 가진다.

결국, 본 발명에 의한 모터가 전기자동차에 채용되는 경우에, 모터의 소비전력이 절감됨으로써, 대용량 배터리의 사용을 지양(止揚)할 수 있고 배터리의 교체주기를 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면도이며, 도 4는 도 2의 A방향에서 보인 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 모터는 전류가 자기장 속에서 받는 전자력을 이용하여 전기적 에너지를 기계적인 일로 바꾸기 위한 것으로, 회전자(11)와 복수의 마그네트들(12)과 이동수단을 포함하여 이루어진다.

상기 회전자(11)는 도체에 다수의 코일이 권선됨으로써 형성되고, 동력전달축(18)이 상기 회전자(11)와 함께 회전가능하게 결합되며, 원판형의 하우징(13) 내부에 배치된다. 상기 동력전달축(18)은 전기자동차의 휠을 회전시키기 위하여 그 휠과 함께 회전가능하게 연결되어 있다.

상기 복수의 마그네트(12)는 상기 전자력을 발생시키기 위해 자계를 형성시키며, 상기 회전자(11)에 대해 접근 및 이격가능하도록 상기 하우징(13)에 설치된다.

한편, 전자력의 크기는, 자계의 세기와 전류의 크기와 코일의 길이에 비례하게 되는데, 상기 자계의 세기는 자속밀도와 비례하게 되고, 상기 자속밀도는 코일 의 주위 거리, 즉 상기 마그네트(12)와 회전자(11) 사이의 거리에 반비례하게 된다.

본 발명은, 전류의 크기에 의해 모터의 회전력을 제어하는 종래기술과는 달리 마그네트(12)와 회전자(11) 사이의 거리를 조절함으로써 모터의 회전력을 제어할 수 있도록 구성됨으로써, 소비전력을 절감시키고자 하는 것이다.

이러한 효과를 도출하기 위한 구체적인 구성으로, 상기 각 마그네트(12)는 상기 전자력의 크기를 조절할 수 있도록 상기 회전자(11)에 대해 접근 및 이격가능하게 설치된다. 즉, 도 3의 실선으로 도시된 바와 같이 상기 마그네트(12)들이 상기 하우징(13)에 밀착되어 있는 상태에서는, 그 마그네트(12)들과 회전자(11) 간의 거리가 상대적으로 길어져 전자력의 세기가 작아지게 되고, 도 3의 점선으로 도시된 바와 같이 상기 마그네트(12)들이 상기 회전자(11)에 접근되어 있는 상태에서는, 상기 마그네트(12)들과 회전자(11) 간의 거리가 짧아져 전자력의 세기가 커지게 된다.

본 발명은 상기 마그네트(12)들을 상기 회전자(11)에 대해 이동시키기 위한 이동수단을 구비한다. 상기 이동수단은 상기 각 마그네트(12)들을 각각 개별적으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있으나, 상기 마그네트(12)들의 개수의 대응되는 복수의 구동원을 구비하여야 하는 등 구성의 간소화를 이룰 수 없게 되고 각 마그네트(12)의 개별 이동을 위한 제어구성이 복잡하게 이루어지게 되는 단점을 가진다.

따라서, 본 실시예에서는, 상기 마그네트(12)들을 하나의 구동원(19)에 의해 동시에 이동시키기 위한 구성이 마련되어 있다.

상기 이동수단은, 복수쌍으로 이루어진 제1링크(14)와 제2링크(15)들을 구비한다. 즉, 상기 제1링크(14)와 제2링크(15)가 한 쌍으로 이루어져 있고, 이러한 한 쌍의 제1링크(14)와 제1링크(14)는 상기 마그네트(12)들에 대응되는 개수만큼 구비된다.

상기 각 제1링크(14)의 일단부는 상기 마그네트(12)들 중 어느 하나에 연결되고, 상기 각 제2링크(15)의 일단부는 상기 제1링크(14)가 연결된 어느 하나의 마그네트(12)에 인접한 다른 하나의 마그네트(12)에 연결되며, 상기 각 제1링크(14)와 제2링크(15)의 타단부는 힌지결합되어 있다.

상기 이동수단은, 상기 각 제1링크(14)와 제2링크(15)에 연결된 마그네트(12)의 이동을 상기 하우징(13)의 반경방향으로 규제시키기 위한 이동경로 규제유니트를 구비한다. 상기 이동경로 규제유니트는 복수의 이동부재(16)들과 이동규제판(17)을 구비한다.

상기 각 이동부재(16)는, 상기 제1링크(14)와 제2링크(15)의 타단부가 결합되어 있는 힌지축에, 그 힌지축과 함께 상기 하우징(13)의 반경방향을 따라 이동가능하게 결합되고, 상기 마그네트(12)들과 동일한 개수를 가진다.

상기 이동규제판(17)은 상기 하우징(13)에 결합되고, 복수의 가이드슬릿(17a)들을 가진다. 상기 각 가이드슬릿(17a)은, 상기 각 이동부재(16)의 이동경로를 규제할 수 있도록 상기 하우징(13)의 반경방향을 따라 길게 형성되어 있다. 즉, 상기 각 이동부재(16)의 끝단은 상기 각 가이드슬릿(17a)에 삽입된 상태로 이동하게 됨으로써, 상기 가이드슬릿(17a)의 길이방향을 따라 이동하게 된다.

이와 같이, 상기 이동부재(16)가 상기 하우징(13)의 반경방향을 따라 이동할 수 있도록 규제됨으로써, 상기 각 제1링크(14)와 제2링크(15)는, 상기 이동부재(16)와의 각도가 서로 동일하게 유지된 상태로 동시에 회전될 수 있게 된다. 결국, 상기 이동부재(16)가 도 4의 실선으로 도시된 바와 같이 상기 이동부재(16)가 배치되어 있는 상태에서, 도 4의 점선으로 도시된 바와 같이 상기 가이드슬릿(17a)을 따라 이동하게 되면, 상기 제1링크(14)와 제2링크(15)가 도 3의 점선으로 도시된 바와 같이 회전하게 된다. 이와 같이 되면, 상기 제1링크(14)와 제2링크(15)에 연결되어 있는 인접한 마그네트(12)들이 동시에 상기 하우징(13)의 반경방향을 따라 이동하게 된다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 상기 마그네트(12)들 중 어느 하나를 이동시키게 되면, 상기 복수쌍의 제1링크(14)와 제2링크(15)들 및 상기 이동경로 규제유니트에 의하여, 나머지 마그네트(12)들이 동시에 이동할 수 있게 된다. 여기서, 상기 어느 하나의 마그네트(12)를 이동시키기 위한 구동원(19)으로 다양하게 구현이 가능하나, 본 실시예에서는 리니터 모터가 채용되었다.

즉, 본 실시예에 의하면, 상기 마그네트(12)들 중 어느 하나를 이동시키기 위한 하나의 구동원(19)에 의해서 상기 하우징(13)에 설치된 모든 마그네트(12)들을 함께 이동시킬 수 있게 된다. 따라서, 본 실시예는 간소한 구조와 제어구성으로 마그네트(12)들과 회전자(11) 간의 상대거리를 조절할 수 있는 장점을 가진다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3에 대응되는 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 마그네트(12)들을 이동시키기 위한 이동 수단으로 복수의 실린더장치(21)가 채용되었다. 상기 각 마그네트(12)는 상기 각 실린더장치(21)의 로드에 결합된다.

본 실시예는 상기 마그네트(12)들 중 일부만을 선택적으로 이동시키기 위한 구성이 마련되어 있다. 즉, 본 실시예는, 상기 마그네트(12)들 중 일부는 이동되게 하고 나머지는 이동되지 않도록, 상기 실린더장치(21)에 액체나 기체를 이용한 압력으로 상기 로드를 선택적으로 이동시키기 위한 압력분배기(미도시)를 구비한다.

이러한 실시예에 의하면, 도로상황 등에 따라 전기자동차의 주행 중 다양하게 요구되는 모터의 회전력에 대응하여 더욱 효과적이고 능동적으로 모터를 제어할 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명에 대한 바람직한 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.

도 1은 일반적인 모터의 구조를 보인 부분단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 사시도.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면도.

도 4는 도 2의 A방향에서 보인 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3에 대응되는 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11:회전자 12:마그네트

13:하우징 14:제1링크

15:제2링크 16:이동부재

17:이동규제판 17a:가이드슬릿

18:동력전달축 19:구동원

Claims (5)

1. 전류가 자기장 속에서 받는 전자력을 이용하여 전기적 에너지를 기계적인 일로 바꾸기 위한 것으로,

   도체에 다수의 코일이 권선되어 있는 회전자(11);

   상기 전자력을 발생시키기 위해 자계를 형성시키며, 상기 전자력의 크기를 조절할 수 있도록 상기 회전자(11)에 대해 접근 및 이격가능하게 설치되는 복수의 마그네트(12); 및

   상기 각 마그네트(12)를 상기 회전자(11)에 대해 상대이동시키기 위한 이동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 각 마그네트(12)는 원형의 하우징(13)에 상대이동 가능하게 설치되고,

   상기 이동수단은:

   상기 각 마그네트(12)를 하나의 구동원(19)에 의해 함께 이동시키기 위하여 복수쌍으로 이루어진 제1링크(14)와 제2링크(15)들; 및

   상기 각 제1링크(14)와 제2링크(15)에 연결된 마그네트(12)의 이동을, 상기 하우징(13)의 반경방향으로 규제시키기 위한 이동경로 규제유니트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각 제1링크(14)의 일단부는 상기 마그네트(12)들 중 어느 하나에 연결되고, 상기 각 제2링크(15)의 일단부는 상기 제1링크(14)가 연결된 어느 하나의 마그네트(12)에 인접한 다른 하나의 마그네트(12)에 연결되며, 상기 각 제1링크(14)와 제2링크(15)의 타단부는 힌지결합되어 있으며,

   상기 이동경로 규제유니트는:

   상기 제1링크(14)와 제2링크(15)의 타단부가 결합되어 있는 힌지축에, 그 힌지축과 함께 상기 하우징(13)의 반경방향을 따라 이동가능하게 결합되고, 상기 마그네트(12)들과 동일한 개수를 가지는 복수의 이동부재(16)들;

   상기 각 이동부재(16)의 반경방향 이동을 안내하기 위하여, 상기 하우징(13)에 결합되며, 상기 하우징(13)의 반경방향을 따라 길게 형성되고 상기 각 이동부재(16)의 끝단이 삽입되는 복수의 가이드슬릿(17a)들이 형성되어 있는 이동규제판(17);을 구비하여서,

   상기 구동원(19)이 상기 마그네트(12)들 중 어느 하나를 상기 하우징(13)의 반경방향을 따라 이동시키는 경우에, 나머지 마그네트(12)들이 함께 상기 회전자(11)에 대해 접근 및 이격되도록 구성된 것을 특징으로 하는 모터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 각 마그네트(12)는 원형의 하우징(13)에 상대이동 가능하게 설치되고,

   상기 이동수단은, 상기 각 마그네트(12)를 상기 하우징(13)의 반경방향을 따 라 이동시키기 위한 복수의 실린더장치(21)를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 각 마그네트(12)는 상기 각 실린더장치(21)의 로드에 결합되고,

   상기 마그네트(12)들 중 일부는 상기 회전자(11)에 대해 접근 및 이격되게 하고 상기 마그네트(12)들 중 나머지는 이동방지될 수 있도록, 상기 각 로드를 선택적으로 이동시키기 위한 압력분배기를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.

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