KR101231100B1 - 병렬 연결형 모터 시스템 - Google Patents

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주형준
이봉현
권성진
김찬중
김규식
김철수
김정민
배철용
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자동차부품연구원
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    • H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle

Abstract

본 발명은 저소음과 저진동을 실현시키는 병렬 연결형 모터 시스템을 위하여, 하우징 내측에 병렬로 연결된 제1모터와 제2모터와, 상기 제1모터와 상기 제2모터에서 발생한 회전력을 외부 기기로 전달하는 동력 전달부를 포함하고, 상기 제1모터는, 극성을 갖는 제1스테이터 및 극성을 갖는 제1로터를 포함하고, 상기 제2모터는, 극성을 갖는 제2스테이터 및 상기 제1로터의 극성과 소정의 각도로 엇갈려 틀어진 극성을 갖는 제2로터를 포함하는 병렬 연결형 모터 시스템을 제공한다.

Description

병렬 연결형 모터 시스템{Motor system connection in parallel}
본 발명은 모터 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 모터들이 병렬로 연결된 모터 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차와 같은 운송 장치는 가솔린 기관, 디젤 기관 또는 모터를 이용하여 구동한다. 이중에서 모터를 이용한 자동차는 전기를 동력원으로 사용하는 자동차의 구동 시스템으로서, 휠의 내부에 장착되는 모터의 동력이 휠에 직접 전달되도록 하는 방식을 이용하며, 부가적으로 가솔린이나 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달에 의해 휠이 회전 구동하는 방식을 병합된 하이브리드 방식을 이용한다.
통상적인 자동차 구동 시스템은 단일의 모터에 의존하는 방식이며, 이로 인해 각 모터의 성능이 차량 성능을 발휘하게 된다. 이로 인해, 각 모터의 제어 성능 및 효율이 차량의 성능 및 효율 값을 나타낸다. 자동차를 구동하는 모터는 모터를 구성하는 로터와 스테이터가 항상 일정한 간격을 유지하면서 작동된다. 특히 모터는 토크 효율을 높이기 위해 로터와 스테이터의 간격이 좁은 상태로 구성되어 있다.
그러나 이러한 종래의 모터 시스템에는 구동시 기전력의 제어 및 역기전력의 분포 특성, 인덕턴스의 영향으로 토크리플(torque riffle)현상이 발생하여 소음 및 진동이 커지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 저소음과 저진동을 실현시키는 병렬 연결형 모터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 하우징 내측에 배치되고, 제1스테이터 및 제1로터를 포함하는 제1모터와, 상기 하우징 내측에 상기 제1모터와 병렬로 연결되도록 배치되고, 제2스테이터 및 제2로터를 포함하는 제2모터와, 상기 제1모터와 상기 제2모터에서 발생한 회전력을 외부 기기로 전달하는 동력 전달부를 포함하는 병렬 연결형 모터 시스템이 제공된다. 상기 제1모터 및 상기 제2모터는 상기 동력전달부로 전달되는 토크리플을 줄이도록 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성이 소정의 각도로 엇갈려 틀어지거나, 또는 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성이 소정의 각도로 엇갈려 틀어지게 구성된다.
상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성은 소정의 각도로 엇갈려 틀어지고, 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성은 동일하게 배치될 수 있다.
상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성은 소정의 각도로 엇갈려 틀어지고, 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성은 동일하게 배치될 수 있다.
상기 소정의 각도는,
Figure 112011084596918-pat00001
-
Figure 112011084596918-pat00002
부터
Figure 112011084596918-pat00003
+
Figure 112011084596918-pat00004
까지 일 수 있다.
상기 제1로터 및 상기 제2로터는 적어도 두 개의 극성을 갖는 영구자석을 각각 포함하고, 상기 제1스테이터 및 상기 제2스테이터는 권선된 적어도 두개의 슬롯을 각각 포함할 수 있다.
상기 제1로터 및 상기 제2로터는 권선된 적어도 두 개의 슬롯을 각각 포함하고, 상기 제1스테이터 및 상기 제2스테이터는 적어도 두 개의 극성을 갖는 영구자석을 각각 포함할 수 있다.
상기 제1로터 및 상기 제2로터는 서로 동일한 숫자의 극성을 갖고, 상기 제1스테이터 및 제2스테이터는 서로 동일한 숫자의 극성을 가질 수 있다.
상기 제1모터 및 상기 제2모터는, 상기 제1로터가 결합되는 제1로터 축과 상기 제2로터가 결합되는 제2로터 축과, 상기 제1로터 축을 지지하는 제1베어링과, 상기 제2로터 축을 지지하는 제2베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 동력전달부는 상기 외부 기기로 회전력을 전달하는 샤프트와, 상기 샤프트와 상기 모터를 연결하는 적어도 하나의 기어를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 기어는 복수의 유성 기어들을 포함할 수 있다.
상기 외부 기기는 자동차이고, 상기 샤프트는 상기 자동차의 휠에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 관점에 의하면, 하우징 내측에 병렬로 연결된 복수 개의 모터; 상기 복수 개의 모터에서 발생된 회전력을 외부 기기로 전달하는 동력전달부;를 포함하는 병렬 연결형 모터 시스템이 제공된다. 상기 복수 개의 모터는, 제1스테이터 및 제1로터를 포함하는 제1모터; 및 제2스테이터 및 제2로터를 포함하는 제2모터를 포함한다. 상기 제1모터 및 상기 제2모터는 상기 동력 전달부로 전달되는 토크리플을 줄이도록 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성이 소정의 각도로 엇갈려 틀어지거나, 또는 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성이 소정의 각도로 엇갈려 틀어지도록 제공된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 저소음과 저진동을 실현시키는 병렬 연결형 모터 시스템을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 연결형 모터 시스템을 개략적으로 도시하는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 도 1의 병렬 연결형 모터 시스템의 모터를 개략적으로 도시하는 정단면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 병렬 연결형 모터 시스템의 모터를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 병렬 연결형 모터 시스템의 모터를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 병렬 연결형 모터 시스템의 동력 전달부를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 병렬 연결형 모터 시스템의 토크리플을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 연결형 모터 시스템을 보여주는 개략적인 측단면도이고, 도 2는 도 1의 병렬 연결형 모터의 모터를 보여주는 개략적인 정단면도이다.
도 1을 참조하면, 하우징(100)은 내부에 배치되는 복수 개의 모터(210, 230)를 감싸며, 외부 충격이나 이물질 등으로부터 모터(210, 230)를 보호할 수 있다. 하우징(100)은 일예로 모터(210, 230)의 외관을 이루는 케이스와 일체로 이루어진 것으로 도시되어있다. 하지만, 도시된 바와 다르게 하우징(100)은 모터(210, 230)의 케이스(미도시)와는 별도로 구비될 수도 있다.
모터(210, 230)는 하우징(100) 내측에 적어도 두 개가 배치되어, 병렬로 연결될 수 있다. 각 모터(210, 230)는 회전력을 발생하기 위해서 스테이터(211, 231)(stator)와 로터(215, 235)(rotor)를 포함할 수 있다. 또한, 모터(210, 230)는 회전력을 전달하기 위해 로터 축(219, 239)을 각각 더 포함할 수 있다. 한편, 모터(210, 230)는 로터 축(219, 239)이 휘지 않도록 로터 축(219, 239)을 회전 가능하도록 지지하는 베어링(218, 238)을 각각 더 포함할 수 있다. 모터(210, 230)의 출력은 동력전달부(300)를 통해서 외부 기기로 전달될 수 있다. 동력전달부(300)에 대해서는 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
스테이터(211, 231)는 동일하게 배치된 극성(213, 233)을 가지며 모터(210, 230)의 내부에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 스테이터(211, 231)는 중심이 비어있는 원판이 적층되는 구조로 이루어 질 수 있다. 스테이터(211, 231)의 극성(213, 233)은 모터(210, 230)의 종류에 따라 영구자석 또는 권선된 적어도 두 개의 슬롯에 의해 이루어질 수 있다. 모터(210, 230)의 종류에 대해서는 나중에 자세히 설명한다.
로터(215, 235)는 극성이 서로 엇갈리며 틀어져 소정의 각도(250)를 이루며, 상기 스테이터(211, 231) 내부에 회전 가능하도록 이격되어 모터(210, 230) 내에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 스테이터(211, 231)는 로터(215, 235)를 감싸며, 로터(215, 235)는 스테이터(211, 231)와 이격되어 배치되며 원통형으로 로터 축(219, 239)에 결합되어 회전될 수 있다. 이러한 로터(215, 235)의 극성(217, 237)은 영구자석 또는 권선된 적어도 두 개의 슬롯에 의해 이루어질 수 있다.
예를 들어 모터(210, 230)는 로터(215, 235)의 내부에 영구 자석을 설치한 매입형 영구자석 모터(IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor), 로터(215, 235)의 표면에 영구자석을 포착한 표면 부착형 영구자석 모터(SPMSM: Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) 또는 BLDC 모터(Brushless DC Motor)일 수 있다.
다른 예로, 모터(210, 230)는 로터(215, 235)에 돌극형 전도체가 있고, 스테이터(211, 231)에 권선된 슬롯이 있는 SRM모터(Switched Reluctance Motor)일 수도 있다. 또 다른 예로, 복수 개의 모터(210, 230)는 로터(215, 235)에 전도봉이 있고, 스테이터(211, 231)에 권선된 슬롯이 있는 IM모터(Induction Motor)일 수도 있다. 물론, 모터(210, 230)의 종류는 예시적으로 제시되었고, 이 실시예의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 모터(210, 230)의 종류에 따라, 로터(215, 235)는 적어도 두 개의 극성을 갖는 영구자석을 포함하고, 스테이터(211, 231)는 권선된 적어도 두 개의 슬롯을 포함할 수 있다. 다른 예로, 로터(215, 253)는 권선된 적어도 두 개의 슬롯을 포함하고, 스테이터(211, 231)는 적어도 두 개의 극성을 갖는 영구자석을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 스테이터(211, 231)와 로터(215, 235)는 권선된 슬롯을 각각 포함할 수 있다.
이러한 모터(210, 230)는 서로 동일한 모터일 수 있다. 즉, 로터(215, 235)는 동일한 숫자의 극성(217, 237)을 갖고, 스테이터(211, 231) 또한 동일한 숫자(213, 233)의 극성을 가질 수 있다. 예를 들어, 모터(210, 230)가 매입형 영구자석 모터로 이루어지는 경우, 로터(215, 235)는 같은 수의 극성을 갖는 영구자석을 각각 가지고, 스테이터(211, 231)는 같은 수의 권선된 각각 슬롯을 각각 가질 수 있다.
이하에서는 설명을 쉽게 하기 위해, 모터(210, 230)를 제1모터(210)와 제2모터(230)로 나누어 설명한다.
제1모터(210)는 제1스테이터(211) 및 제1로터(215)를 포함할 수 있다. 제1스테이터(211)는 영구자석 또는 권선된 슬롯에 의해 이루어지는 극성(213)을 가질 수 있다.
제1로터(215)는 제1스테이터(211) 내부에 회전가능하게 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제1로터(215)는 영구자석 또는 권선된 슬롯에 의해 이루어지는 극성(217)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1스테이터(211)의 극성(213)이 권선된 슬롯에 의해 이루어지고, 제1로터(215)의 극성(217)은 영구자석에 의해 이루어질 수 있다.
제2모터(230)는 제2스테이터(231) 및 제2로터(235)를 포함할 수 있다. 제2스테이터(231)는 영구자석 또는 권선된 슬롯에 의해 이루어지는 극성(233)을 가질 수 있다.
제2로터(235)는 제2스테이터(231) 내부에 회전가능하게 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제2로터(235)는 영구자석 또는 권선된 슬롯에 의해 이루어지는 극성(237)을 가질 수 있다. 제2로터(235)는 소정의 각도(250)를 이루도록 제1로터(215)의 극성(217)과 엇갈려 틀어진 극성(237)을 가질 수 있다. 반면, 제1스테이터(211)의 극성(213)과 제2스테이터(231)의 극성(233)은 서로 중첩되게 동일하게 배치될 수 있다.
이하에서 소정의 각도(250)에 대해 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 제1스테이터(211)와 제2스테이터(231)가 권선된 슬롯을 포함하고, 제1로터(215)와 제2로터(235)가 영구자석을 포함하는 제1모터(210)와 제2모터(230)가 도시되어 있다. 즉, 제1로터(215)와 제2로터(235)의 극성(217, 237)은 영구자석에 의해, 제1스테이터(211)와 제2스테이터(231)의 극성(213, 233)은 권선된 슬롯에 의해 이루어질 수 있다.
도2를 참조하면, 제1로터(215)와 제2로터(235)의 극성이 엇갈리며 틀어져 소정의 각도(250)를 이룰 수 있다. 예를 들어, 제2로터(235)의 N극은 제1로터(215)의 N극보다 기울어져, 제1로터(215)의 N극과 소정의 각도(250)를 이룰 수 있다. 이러한 것은 제2로터(235)의 S극과 제1로터(215)의 S극도 마찬가지이다.
이렇게 제1로터(215)와 제2로터(235)의 극성이 이루는 소정의 각도(250)는 스테이터(211, 231)의 극성(213, 233) 수 또는 로터(215, 235)의 극성(217, 237) 수 중 큰 값과, 모터(210, 230)의 개수에 의해 정해질 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 제1로터(215)와 제2로터(235)의 극성이 엇갈리며 틀어진 소정의 각도(250)는
Figure 112012085485412-pat00028
Figure 112012085485412-pat00029
부터
Figure 112012085485412-pat00030
Figure 112012085485412-pat00031
까지 일 수 있다. 여기서, 제1모터(210)와 제2모터(230)는 동일하기 때문에, 동일한 수의 스테이터(211, 231)의 극성(213, 233)과, 동일한 수의 로터(215, 235)의 극성(217, 237)을 가질 수 있다. 따라서 제1모터(210)와 제2모터(230) 중 어느 하나의 모터에 대해 스테이터의 극성 수와 로터의 극성 수로 계산할 수 있다.
삭제
예를 들어 도 3을 참조하면, 제1모터(210)와 제2모터(230)가 2극 6슬롯의 매입형 영구자석 모터일 경우, 제1스테이터(211)의 극성 수는 6이고, 제1로터(215)의 극성 수는 2가 될 수 있다. 그리고 모터의 개수는 2가 될 수 있다. 따라서 큰 값인 6과 모터의 개수 2를 위에 대입하면, 제1로터(215)와 제2로터(235)의 같은 극성이 서로 엇갈려 이루는 소정의 각은 15°~45°임을 알 수 있다.
한편, 이 실시예의 변형된 예로써, 도 4를 참조하면, 제1모터(210)와 제2모터(230)가 8극 6슬롯의 매입형 영구자석 모터일 경우, 제1스테이터(211)의 극성 수는 6이고, 제1로터(215)의 극성 수는 8이 될 수 있다. 그리고 모터의 개수는 2가 될 수 있다. 따라서 큰 값인 8과 모터의 개수 2를 위에 대입하면, 제1로터(215)와 제2로터(235)의 같은 극성이 서로 엇갈려 이루는 소정의 각도(250)는 11.25°~33.75°가 될 수 있다.
한편, 도 2내지 도4에 도시된 바와 다르게, 제1스테이터(211)의 극성 수 또는 제1로터(215)의 극성 수가 바뀌거나, 모터의 개수가 바뀌면, 소정의 각도(250)는 변할 수 있다. 예를 들어, 제1스테이터(211)와 제2스테이터(231)가 영구자석을 포함하고, 제1로터(215)와 제2로터(235)가 권선된 슬롯을 포함하는 경우에는, 위 식을 동일하게 이용하여, 제1로터(215)와 제2로터(235)의 같은 극성이 서로 엇갈리는 소정의 각도(250)를 계산할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 병렬 연결형 모터 시스템의 모터를 개략적으로 도시한 정단면도이다. 이 실시예에 따른 모터는 전술한 도 2의 모터에 서 극성 배치를 일부 변경한 것이고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 복수 개의 모터(210a, 230a)가 하우징(100a) 내측에 병렬로 연결될 수 있고, 복수 개의 모터(210a, 230a)는 각각 스테이터(211a, 231a)와 로터(215a, 235a)를 포함할 수 있다.
각 모터(210a, 230a)에 배치되는 스테이터(211a, 231a)는 극성(213a, 233a)을 가지며 모터(210a, 230a)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 스테이터(211a, 231a)는 중심이 비어있는 원판이 적층되는 구조로 이루어 질 수 있다. 스테이터(211a, 231a)의 극성(213a, 233a)은 모터(210a, 230a)의 종류에 따라 영구자석 또는 권선된 적어도 두 개의 슬롯에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 스테이터(211a, 231a)는 서로의 극성이 서로 엇갈리며 틀어져 소정의 각도(250a)를 이룰 수 있다.
각 모터(210a, 230a)에 배치되는 로터(215a, 235a)는 엇갈리지 않게 동일하게 배치된 극성(217a, 237a)을 가지며 모터(210a, 230a)의 내부에 배치될 수 있다. 그리고 상기 스테이터(211a, 231a) 내부에 회전 가능하도록 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 스테이터(211a, 231a)는 로터(215a, 235a)를 감싸며, 로터(215a, 235a)는 스테이터(211a, 231a)와 이격되어 배치되며 원통형으로 로터 축(219a, 239a)에 결합되어 회전될 수 있다. 이러한 로터(215a, 235a)의 극성(217a, 237a)은 영구자석 또는 권선된 적어도 두 개의 슬롯에 의해 이루어질 수 있다.
이하에서는 설명을 쉽게 하기 위해, 모터들(210a, 230a)을 제1모터(210a)와 제2모터(230a)로 나누어 설명한다.
예를 들어, 제1모터(210a)와 제2모터(230a)는 제1스테이터(211a)와 제2스테이터(231a)가 권선된 슬롯을 포함하고, 제1로터(215a)와 제2로터(235a)가 영구자석을 포함할 수 있다. 제1로터(215a)의 극성(217a)과 제2로터(235a)의 극성은 서로 동일하게 배치되고, 제1스테이터(211a)의 극성(213a)과 제2스테이터(231a)의 극성(233a)이 엇갈려 소정의 각도(250a)를 이룰 수 있다.
이렇게 제1스테이터(211a)의 극성(213a)와 제2스테이터(231a)의 극성(233a)이 엇갈리며 틀어져 이루는 소정의 각도(250a)는 스테이터(211a, 231a)의 극성(213a, 233a) 수 또는 로터(215a, 235a)의 극성(217a, 237a) 수 중 큰 값과, 모터(210a, 230a)의 개수에 의해 정해질 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 제1스테이터(211a)와 제2스테이터(231a)의 극성이 엇갈리며 틀어진 소정의 각도(250a)는
Figure 112012085485412-pat00032
Figure 112012085485412-pat00033
부터
Figure 112012085485412-pat00034
Figure 112012085485412-pat00035
까지 일 수 있다.
삭제
여기서, 제1모터(210a)와 제2모터(230a)는 동일하기 때문에, 같은 스테이터(211a, 231a)의 극성(213a, 233a) 수와, 같은 로터(215a, 235a)의 극성(217a, 237a) 수를 가질 수 있다. 따라서 제1모터(210a)와 제2모터(230a) 중 어느 하나의 모터에 대해 스테이터의 극성 수와 로터의 극성 수로 계산할 수 있다.
예를 들어, 제1모터(210a)와 제2모터(230a)가 2극 6슬롯의 매입형 영구자석 모터일 경우, 제1스테이터(211a)의 극성(213a) 수는 6이고, 제1로터(215a)의 극성(215a) 수는 2가 될 수 있다. 그리고 모터(210a, 230a)의 개수는 2가 될 수 있다. 따라서 큰 값인 6과 모터의 개수 2를 위에 대입하면, 제1스테이터(211a)와 제2스테이터(231a)의 같은 극성이 서로 엇갈려 이루는 소정의 각도(250a)는 15°~45°임을 알 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만, 제1모터(210a)와 제2모터(230a)가 8극 6슬롯의 매입형 영구자석 모터일 경우, 제1스테이터(211a)의 극성(213a) 수는 6이고, 제1로터(215a)의 극성(217a) 수는 8이 될 수 있다. 그리고 모터(210a, 230a)의 개수는 2가 될 수 있다. 따라서 큰 값인 8과 모터의 개수 2를 위에 대입하면, 제1스테이터(211a)와 제2스테이터(231a)의 극성이 이루는 소정의 각도(250a)는 11.25°~33.75°가 될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 다르게, 제1스테이터(211a)의 극성 수 또는 제1로터(215a)의 극성 수가 바뀌거나, 모터의 개수가 바뀌면, 소정의 각도(250a)는 변할 수 있다. 예를 들어, 제1스테이터(211a)와 제2스테이터(231a)가 영구자석을 포함하고, 제1로터(215a)와 제2로터(235a)가 권선된 슬롯을 포함하는 경우에는, 위 식을 동일하게 이용하여, 제1스테이터(211a)와 제2스테이터(231a)의 극성이 서로 엇갈리며 이루는 소정의 각도(250a)를 계산할 수 있다.
또한, 복수 개의 모터(210a, 230a)가 로터(215a, 235a)에 전도봉이 있고, 스테이터(211a, 231a)에 권선된 슬롯이 있는 IM모터(Induction Motor)인 경우에는, 로터(215a, 235a)의 극성(217a, 237a)은 전도봉의 극성이 되어, 위 식에 대입하여, 로터(215a, 235a) 또는 스테이터(211a, 231a)가 서로 엇갈려 이루는 소정의 각도(250a)를 알 수 있다.
전술한 도 1내지 도 5의 실시예들은 병렬 연결형 모터 시스템 내에 2개의 모터가 배치된 경우에 대해서 설명하였지만, 3개 이상의 모터가 병렬로 연결되어 배치된 경우에도 전술한 설명을 참조하여 모터들 사이에서 로터 또는 스테이터의 극성이 엇갈리며 틀어져 이루는 소정의 각도를 가지고 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달부(300)가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1과 도 6을 참조하면, 동력 전달부(300)는 복수 개의 모터(210, 230)에서 발생한 회전력을 외부 기기로 전달할 수 있다. 이를 위하여, 동력 전달부(300)는 샤프트(330)와 적어도 하나의 기어를 포함할 수 있다.
샤프트(330)는 모터(210, 230)의 회전력을 외부 기기로 전달할 수 있다. 외부 기기는 모터의 동력을 이용하는 다양한 전동 기기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 기기가 자동차이면, 모터(210, 230)의 회전력을 자동차의 휠로 전달할 수 있다.
적어도 하나의 기어는 샤프트(330)와 모터(210, 230)를 연결하는 기어(311,313,315)를 포함할 수 있다. 기어(311,313,315)는 3개로 국한되지 않고 한 개 또는 그 이상의 수로 적절하게 선택될 수 있다.
이하에서는 도 1과 도 6을 참조하여, 병렬 연결형 모터 시스템에 배치되는 경우에 대해 설명한다.
동력 전달부(300)는 제1로터 축(219)에 결합되는 제1유성기어(311)와, 제2로터 축(239)에 결합되는 제2유성기어(313)와, 샤프트(330)에 결합되는 제3유성기어(315)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1유성기어(311)는 제1로터 축(219)에, 제2유성기어(313)는 제2로터 축(239)에, 제3유성기어(315)는 샤프트(330)에 각각 결합될 수 있다. 그리고 제1유성기어(311)와 제2유성기어(313)는 제3유성기어(315)에 각각 맞물려, 제1모터(210)와 제2모터(230)의 회전력을 샤프트(330)로 전달할 수 있다. 이와 같이 동력 전달부(300)는 제1모터(210)와 제2모터(230)를 병렬로 연결할 수 있다.
이러한 동력 전달부(300)는 기어(311,313,315)를 포함하기 때문에, 기어비를 이용하여 감속기 역할을 할 수 있다. 따라서 동력 전달부(300)는 모터(210, 230)의 회전속도를 줄이고 토크를 증대시킬 수 있어, 병렬 연결형 모터 시스템이 소형 모터를 사용할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 동력 전달부(300)는 병렬 연결형 모터 시스템을 소형화 시킬 수 있다.
외부 기기는 자동차인 경우, 병렬 연결형 모터 시스템은 자동차의 엔진 룸에 배치되고, 동력 전달부(300)는 차축을 이용하여 회전력을 전달할 수 있다. 또는 병렬 연결형 모터 시스템은 자동차의 휠 내에 배치되어 휠로 회전력을 전달할 수 있다. 이러한 경우, 샤프트(330)는 자동차의 휠에 연결되어 모터의 회전력을 자동차의 휠로 전달하여 자동차를 구동시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 의한 병렬 연결형 모터 시스템의 토크리플을 나타내는 그래프이다. 도 7을 참조하면, 모터(210, 230)는 제어 및 구동 특성 상 토크리플이 발생할 수 있다. 이러한 토크리플은 소음을 발생하며, 동력 전달부 또는 외부기기와 병렬 연결형 모터 시스템의 결합부를 통해 외부 기기의 진동을 유발할 수 있다.
모터(210, 230)는 로터(213, 233) 또는 스테이터(211, 231)가 엇갈려 소정의 각도(250)를 이루기 때문에, 모터(210, 230)에서 발생하는 토크리플도 위상차가 발생할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1모터(210)의 토크리플과 제2모터(230)의 토크리플은 위상차가 있도록 발생할 수 있다.
제1모터(210)와 제2모터(230)는 병렬로 연결되어, 제1모터(210)의 토크리플과 제2모터(230)의 토크리플이 중첩되어 위상차에 의해 서로 상쇄될 수 있다. 이와 같이 토크리플이 서로 상쇄되어 외부 기기에 전해지는 진동과 소음을 감소시킬 수 있다.
물론 비록 도시되지는 않았지만, 모터(210, 230)에 부가하여 제3모터(미도시)가 더 제공되는 경우, 제3모터(미도시)의 스테이터(미도시) 또는 로터(미도시)는 제1모터(210) 및 제2모터(230)의 스테이터(211, 231) 또는 로터(215, 235)와 엇갈려 소정의 각도(250)를 이룰 것이다. 그리고 이로 인해 토크리플들이 서로 상쇄되어 외부 기기에 전해지는 진동과 소음을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 하우징 210: 제1모터
211: 제1스테이터 213: 제1스테이터의 극성
215: 제1로터 217: 제1로터의 극성
230: 제2모터 231: 제2스테이터
233: 제2스테이터의 극성 235: 제2로터
237: 제2로터의 극성 300: 동력 전달부

Claims (15)

  1. 하우징 내측에 배치되고, 제1스테이터 및 제1로터를 포함하는 제1모터;
    상기 하우징 내측에 상기 제1모터와 병렬로 연결되도록 배치되고, 제2스테이터 및 제2로터를 포함하는 제2모터; 및
    상기 제1모터와 상기 제2모터에서 발생한 회전력을 외부 기기로 전달하는 동력 전달부;를 포함하고,
    상기 제1모터 및 상기 제2모터는 상기 동력전달부로 전달되는 토크리플을 줄이도록 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성이 소정의 각도로 엇갈려 틀어지거나, 또는 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성이 소정의 각도로 엇갈려 틀어지게 구성된,
    병렬 연결형 모터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성은 소정의 각도로 엇갈려 틀어지고, 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성은 동일하게 배치된, 병렬 연결형 모터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성은 소정의 각도로 엇갈려 틀어지고, 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성은 동일하게 배치된, 병렬 연결형 모터 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 소정의 각도는,
    Figure 112012085485412-pat00036
    Figure 112012085485412-pat00037
    부터
    Figure 112012085485412-pat00038
    Figure 112012085485412-pat00039
    까지인, 병렬 연결형 모터 시스템.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1로터 및 상기 제2로터는 적어도 두 개의 극성을 갖는 영구자석을 각각 포함하고,
    상기 제1스테이터 및 상기 제2스테이터는 권선된 적어도 두개의 슬롯을 각각 포함하는, 병렬 연결형 모터 시스템.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1로터 및 상기 제2로터는 권선된 적어도 두 개의 슬롯을 각각 포함하고,
    상기 제1스테이터 및 상기 제2스테이터는 적어도 두 개의 극성을 갖는 영구자석을 각각 포함하는, 병렬 연결형 모터 시스템.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1로터 및 상기 제2로터는 서로 동일한 숫자의 극성을 갖고,
    상기 제1스테이터 및 제2스테이터는 서로 동일한 숫자의 극성을 갖는, 병렬 연결형 모터 시스템.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1모터 및 상기 제2모터는, 상기 제1로터가 결합되는 제1로터 축과 상기 제2로터가 결합되는 제2로터 축; 및
    상기 제1로터 축을 지지하는 제1베어링과, 상기 제2로터 축을 지지하는 제2베어링을 더 포함하는, 병렬 연결형 모터 시스템.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 동력전달부는,
    상기 외부 기기로 회전력을 전달하는 샤프트; 및
    상기 샤프트와 상기 모터를 연결하는 적어도 하나의 기어를 포함하는, 병렬 연결형 모터 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기어는 복수의 유성 기어들을 포함하는, 병렬 연결형 모터 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 외부 기기는 자동차이고,
    상기 샤프트는 상기 자동차의 휠에 연결되는, 병렬 연결형 모터 시스템.
  12. 하우징 내측에 병렬로 연결된 복수 개의 모터; 및
    상기 복수 개의 모터에서 발생된 회전력을 외부 기기로 전달하는 동력전달부;를 포함하고,
    상기 복수 개의 모터는,
    제1스테이터 및 제1로터를 포함하는 제1모터; 및
    제2스테이터 및 제2로터를 포함하는 제2모터를 포함하고,
    상기 제1모터 및 상기 제2모터는 상기 동력전달부로 전달되는 토크리플을 줄이도록 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성이 소정의 각도로 엇갈려 틀어지거나, 또는 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성이 소정의 각도로 엇갈려 틀어진,
    병렬 연결형 모터 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성은 소정의 각도로 엇갈려 틀어지고, 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성은 동일하게 배치된, 병렬 연결형 모터 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1스테이터의 극성과 상기 제2스테이터의 극성은 소정의 각도로 엇갈려 틀어지고, 상기 제1로터의 극성과 상기 제2로터의 극성은 동일하게 배치된, 병렬 연결형 모터 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 소정의 각도는,
    Figure 112012085485412-pat00040
    Figure 112012085485412-pat00041
    부터
    Figure 112012085485412-pat00042
    Figure 112012085485412-pat00043
    까지인, 병렬 연결형 모터 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090035008A (ko) * 2006-08-10 2009-04-08 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 하이브리드 차량
KR20100085647A (ko) * 2009-01-21 2010-07-29 현대위아 주식회사 전기 자동차용 인휠모터 구조

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