KR101246654B1 - 전기 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전원 인가에 따라 발생되는 회전 동력을 전달함과 아울러 전기를 발생시키는 발전기로서도 작용하며, 발전량의 조절에 따라 속도 및 토크를 효과적으로 제어할 수 있는 전기 구동장치에 관한 것이다.

Description

전기 구동장치{electric driving apparatus}
본 발명은 전기 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전원 인가에 따라 발생되는 회전 동력을 전달함과 아울러 전기를 발생시키는 발전기로서도 작용하며, 발전량의 조절에 따라 속도 및 토크를 효과적으로 제어할 수 있는 전기 구동장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전기 자동차나 혹은 하이브리드(hybrid) 자동차는 주행성능, 항속 거리 등과 같은 동력 성능을 보완할 목적으로 동력 수단으로서 전동기와 같은 전기 구동장치를 탑재하고 있으며, 최근에는 중장비를 포함한 그 외 다양한 동력기계장치에도 전동기를 채택하고 있다.
한편, 이상과 같은 전동기로는 DC 전동기 및 권선형 전동기가 주로 사용되고 있으며, 이러한 전동기들은 내부에 고정자인 브러시와 회전자인 정류자를 구비하고 있어서, 정류자가 회전하면서 동력을 발생시키고, 그 발생된 동력은 기어 등을 통해 차륜(wheel)을 회전시키는데 사용하고 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(10)로부터 발생된 동력이 요크(yoke), 회동 샤프트 및 유니버셜조인트 등으로 이루어진 동력전달수단(20)을 통해 기어박스(30)까지 전달되면, 그 내부에 차동기어를 비롯한 각종 기어들 설치된 상기 기어박스(30)를 통해 양측 차륜(W)까지 동력을 전달하여 차륜(W)을 회전시켰다.
그러나, 종래에는 회전자인 정류자에 의해서만 동력을 전달받아 회전축 샤프트가 회전되므로, 해당 회전축 샤프트에 의해 제공되는 토크(torque)가 상대적으로 작다는 문제점이 있었으며, 전원을 공급받은 모터(10)가 회전되면서 발생된 동력을 그 길이가 긴 동력전달수단(20)을 통해 차륜(W)까지 전달하는 방식을 사용하였기 때문에 모터(10)에서 공급된 토크(torque)의 손실이 크다는 문제점이 있었다.
또한, 차륜(W)은 차축(40)에 의해 회전되는데, 이때 상기 차축(40)은 동력전달수단(20)으로부터 전달된 동력의 회전 방향을 바꾸거나, 양측의 차축(40)을 차동 변환시키는 기어박스(30)를 통해 연결되어 있어야 하므로, 상기 동력전달수단(20) 및 기어박스(30) 등을 반드시 구비하고 있어야 한다는 문제점이 있었다.
즉, 동력전달수단(20) 및 기어박스(30)를 별도로 구비해야 하므로, 차량의 제작비용이 증가됨은 물론 차량 내 공간을 많이 차지하여 연료 전지나 배터리 등을 탑재할 공간이 부족하고, 특히 차량 자체의 하중이 커져 연료 효율이 낮아진다는 문제점이 있었다.
또한, 관성에 의해 운전하는 타행 시에는 모터(10)가 발전기로 작용하면서 발생된 회생 전력을 배터리에 충전시키는데 사용되는데, 이때 상기 브러시와 정류자가 기계적으로 접촉되어 있어서, 상당한 양의 에너지를 마찰열로 낭비되므로 방전량 대비 충전량이 매우 미약하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 각각 독립적으로 회전하는 회전링과 회전자를 통해 좌우 양측 회전축 샤프트를 직구동시킴으로써 토크(torque)를 높일 수 있음은 물론, 각각 동일한 방향으로 회전하는 발전회전링과 발전회전자를 연속적으로 다수개 연결하여 회전 동력을 전달함으로써 토크의 손실을 최소화하고, 기존에 마찰열로 낭비되던 에너지를 전기에너지로 변환하여 발전기로서 작용함으로써 충전 효율을 높일 수 있는 동력전달 및 발전 겸용 전기 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 차륜 사이에 설치되어 직접 차륜을 회전시킴으로써 별도의 차동장치나 동력전달수단이 필요 없는 전기 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 구동장치는, 배터리로부터 전원을 공급받아 좌우 양측에 동일한 방향으로 회전동력을 발생킴과 아울러 전류를 발생시키는 제1구동기와, 상기 제1구동기의 일측에 연결되어 제1구동기의 회전동력에 의해 회전 구동되거나 배터리로부터 전원을 공급받아 회전 구동되는 제2구동기와, 상기 제2구동기의 회전 동력을 전달함과 아울러 전기를 발생시키는 전동발전기를 포함하되,
상기 제1구동기는 원통 형상으로 이루어진 제1모터하우징과, 원통 형상으로 이루어져 있으며 상기 제1모터하우징의 내부에서 회전하도록 설치된 회전링, 및 상기 회전링의 내부에서 회전하도록 설치된 정류자와 상기 정류자의 일단 또는 양단에 결합된 모터 축을 구비한 회전자를 포함하며, 상기 회전링과 회전자는 전자력에 의해 각각 독립적으로 회전하되 상기 회전링과 회전자의 회전 방향은 서로 반대 방향인 모터부와; 단부에는 상기 회전자의 모터 축에 맞물리는 샤프트 기어가 형성되어 있는 회전축 샤프트, 및 상기 회전축 샤프트의 몸통에 결합된 태양 기어를 포함하는 회전축부와; 상기 제1모터하우징에 결합되되, 내부에 중공부를 구비한 기어 하우징과, 상기 기어 하우징 내부에 설치되며 상기 회전링에 의해 회전되는 내측 기어와, 외측은 상기 내측 기어에 맞물리고 내측은 상기 태양 기어에 맞물리는 유성 기어를 구비한 회전축 기어와, 상기 회전축 기어의 유성 기어를 내부에 회전가능하게 수용한 상태로 상기 기어 하우징 내에 회전가능하게 수용되는 제1발전회전자를 포함하는 기어부로 구성되고;
상기 제2구동기는 원통 형상으로 구성되는 중공의 제2모터하우징과; 상기 제2모터하우징의 내부에 수용되고 좌우 양측에는 제1모터축 및 제2모터축이 각각 돌출되어 상기 제2모터하우징의 좌우 양측으로 관통 설치되며 배터리로부터 전원을 공급받아 회전되는 모터회전자를 포함하고;
상기 전동발전기는 원통 형상으로 구성되는 중공의 전동발전하우징과; 상기 전동발전하우징의 내부에 수용되고, 원통형 드럼 형상으로 구성되며, 좌우 양측에는 제1회전샤프트 및 제2회전샤프트가 구비되고, 상기 제1회전샤프트는 상기 모터회전자와 결합되어 모터회전자의 회전에 따라 함께 회전되는 제2발전회전자와; 상기 전동발전하우징의 내부에 수용되고, 내측에 상기 제2발전회전자를 회전가능하게 수용함과 아울러 전동발전하우징 내부에서 상기 제2발전회전자와 동일한 방향으로 회전되되, 중공의 원통형 부재로 구성되고 일측은 내부에 수용된 제2발전회전자의 제1회전샤프트가 관통되어 노출되도록 관통공이 형성되고 타측 내면에는 상기 제2발전회전자의 제2회전샤프트의 단부가 삽입되어 회전가능하게 지지되도록 회전축홈이 오목하게 형성되며 타측 외면에는 또 다른 제2발전회전자의 회전샤프트 또는 차축이 결합될 수 있도록 결합돌기가 형성된 발전회전링을 포함하며;
상기 전동발전하우징의 내주면에는 영구자석이 구비되고, 상기 발전회전링의 내외주면에는 코일이 권취되고, 제2발전회전자의 외주면에는 영구자석이 구비되며, 상기 코일에 부하가 연결되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2발전회전자 외주면의 영구자석과 전동발전하우징 내주면의 영구자석의 극성이 동일한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1구동기와 제2구동기 및 전동발전기의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 제어부는 배터리로부터 제1구동기 또는 제2구동기로 공급되는 메인 전원의 주파수를 변환함으로써 제1구동기 또는 제2구동기의 회전수를 조절하여 제1차축에 연결된 차륜의 회전 속도 및 토크를 제어하고,
상기 제1구동기의 내부의 제1발전회전자에 권취된 코일에 걸리는 부하 또는 전동발전기의 발전회전링에 권취된 코일에 걸리는 부하를 가변시켜 발생되는 전류의 양을 제어하고, 부하 가변에 의해 코일에 흐르는 전류를 변화시켜 제1발전회전자와 발전회전링의 회전 속도 및 토크를 변화시켜 차륜의 회전 속도 및 토크를 제어하며,
상기 각 코일에 발생된 전류를 배터리로 공급하여 충전이 수행되도록 제어한다.
그리고, 상기 전동발전기의 내부에는 다수개의 발전회전링과 제2발전회전자가 연속적으로 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전링의 개방된 양단부에 결합되는 회전링 커버를 포함하고, 상기 내측 기어를 향하는 상기 회전링 커버의 일측면에는 회전링 기어가 결합되어 있으며, 상기 회전링 기어는 상기 내측 기어의 일측에 구비된 연결기어와 맞물려 있어서, 상기 회전링에 의해 상기 내측 기어가 회전되도록 구성된다.
그리고, 상기 회전축 샤프트에 결합된 상기 태양 기어와, 상기 회전축 기어 및 상기 내측 기어는 각각 복수개인 것이 바람직하다.
또한, 상기 전자력에 의해 상기 회전링과 회전자가 서로 반대 방향으로 회전될 수 있도록,
상기 제1모터하우징의 내주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있고,
상기 정류자의 외주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있으며,
상기 회전링의 외주면에는 상기 제1모터하우징에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석이 구비됨과 동시에, 상기 회전링의 내주면에는 상기 정류자에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기어 하우징의 내주면에는 영구자석이 구비되고, 상기 제1발전회전자의 외주면에는 코일이 권선되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 전기 구동장치에 의하면, 각각 독립적으로 회전하는 회전링과 회전자를 통해 동시에 좌우 양측 회전축 샤프트를 회전시킴으로써 토크(torque)를 높일 수 있게 한다. 그리고, 각각 동일한 방향으로 회전하는 발전회전링과 발전회전자를 연속적으로 다수개 연결하여 회전 동력을 전달함으로써 토크의 손실을 최소화하고, 기존에 마찰열로 낭비되던 에너지를 전기에너지로 변환하여 발전기로서 작용할 수 있으며, 차륜 사이에 설치되어 직접 차륜을 회전시킴으로써 별도의 차동장치나 동력전달수단이 필요 없게 되므로, 차량의 하중을 줄여 연비는 높이고, 차량 내 공간활용도를 높일 수 있게 한다. 또한, 관성에 의해 운전하는 타행 시에는 전동발전부가 비 접촉식으로 회전하므로 배터리 충전 효율을 높일 수 있게 한다.
도 1은 종래 전기 구동장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 전기 구동장치의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전기 구동장치의 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 전기 구동장치의 제1구동기 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 전기 구동장치의 제1구동기 기어부와 회전축부의 연결 상태를 나타낸 부분 분해도,
도 6은 본 발명에 따른 전기 구동장치의 기어부 및 회전축부의 동작 상태도,
도 7a 및 도7b는 본 발명에 따른 전기 구동장치의 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 전기 구동장치의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 구동장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 구동장치는 제1구동기, 제2구동기 및 전동발전기를 포함한다.
상기 제1구동기는 전원의 인가에 따라 좌우 양측에 동일한 방향으로 회전동력을 발생시키는 수단으로, 크게 전원을 공급받아 회전력을 제공하는 모터부(110)와, 상기 모터부(110)의 양단(혹은, 일단)에 각각 설치되며, 모터부(110)로부터 회전력을 입력받아 전달하는 기어부(130) 및 상기 기어부(130)에 의해 회전하는 회전축부(150)를 포함한다.
따라서, 기어부(130)의 양측으로 각각 돌출된 회전축부(150)가 전기자동차나, 하이브리드 자동차, 중장비 혹은 그 외 다양한 기계설비 및 장비를 구동시킬 수 있게 한다.
이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 구동장치의 모터부(110)는 제1모터하우징(111)과, 상기 제1모터하우징(111) 내부에서 회전하는 회전링(112)과, 상기 회전링(112) 내부에서 회전하는 회전자(113)와, 상기 개방된 회전링(112)의 양단부를 막는 한 쌍의 회전링 커버(112') 및 상기 제1모터하우징(111)의 개방된 양단부를 막는 한 쌍의 제1모터하우징 커버(111')를 포함한다.
이때, 제1모터하우징(111)은 회전축부(150)가 관통하여 설치되도록 양단이 개방된 원통 형상으로 이루어져 있고, 회전링(112)은 상기 제1모터하우징(111)의 내부에 삽입될 수 있도록 제1모터하우징(111) 보다는 크기가 작고 양단은 개방되어 있는 원통 형상으로 이루어져 있으며, 상기 제1모터하우징(111) 내부에서 회전하도록 설치된다.
또한, 회전자(113)는 상기 회전링(112)의 내부에 삽입된 상태에서 회전될 수 있도록 회전링(112) 보다는 크기가 작은 정류자(113a)(commutator) 및 상기 정류자(113a)의 양단에 각각 결합된 모터 축(113b)을 구비하며, 각 모터 축(113b) 단부의 내측에는 모터 축 기어(113c)가 형성되어 있다.
또한, 회전링 커버(112')는 회전링(112)의 개방된 양단부를 막도록 판 형상으로 이루어져 있어서, 회전링(112)의 양단부에 각각 결합되며, 중심부에는 모터 축(113b)이 관통하는 관통공이 형성됨과 동시에 외측(즉, 기어부(130) 측)에는 회전링 기어(112a')가 돌출 형성되어 있다.
또한, 제1모터하우징 커버(111')는 제1모터하우징(111)의 개방된 양단부를 막도록 판 형상으로 이루어져 있어서, 제1모터하우징(111)의 양단부에 각각 결합되며, 중심부에는 상기 돌출 형성된 회전링 기어(112a')가 관통하는 관통공이 형성되어 있다.
따라서, 회전자(113)는 회전링(112)의 회전링 커버(112')에 회전 가능하도록 결합 및 지지되고, 회전링(112)은 제1모터하우징(111)의 제1모터하우징 커버(111')에 회전 가능하도록 결합 및 지지된다.
그 결과, 회전자(113)와 회전링(112)이 각각 독립하여 회전할 수 있도록 조립되는데, 특히 본 발명은 아래에서 좀더 상세히 설명하는 바와 같은 이유로, 상기 회전자(113)와 회전링(112)이 서로 반대방향으로 회전되도록 전자력의 발생 방향이 조절된다.
즉, 회전링(112)의 외주면과 제1모터하우징(111)의 내주면 사이에 발생하는 전자력은 제1방향이 되도록 함으로써 일 예로 회전링(112)이 반시계 방향으로 회전되도록 하고, 회전링(112)의 내주면과 회전자(113)의 외주면(즉, 정류자의 외주면) 사이에 발생하는 전자력은 제1방향과 반대인 제2방향이 되도록 함으로써 회전자(113)가 시계 방향으로 회전되도록 한다. 물론, 그와 반대로 회전링(112)은 시계 방향으로 회전되도록 하고, 회전자(113)는 반시계 방향으로 회전되도록 할 수도 있다.
한편, 이상과 같이 전자력이 발생되도록 하되, 상기 제1방향의 전자력과 제2방향의 전자력이 서로 반대 방향이 되게 하기 위해서는, 제1모터하우징(111)의 내주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석(미도시)이 구비되고, 상기 정류자(113a)의 외주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석(미도시)이 구비되어야 할 것이다.
그리고, 회전링(112)의 외주면에는 상기 제1모터하우징(111)에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석(미도시)이 구비됨과 동시에, 회전링(112)의 내주면에는 상기 정류자(113a)에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석(미도시)이 구비되어 있어야 할 것이다.
단, 이상과 같이 제1모터하우징(111)과, 회전링(112) 및 정류자(113a)에 각각 권선이나 영구자석을 구비하되, 서로 반대 방향으로 작용하는 제1방향의 전자력과 제2방향의 전자력을 각각 발생시키기 위한 상기 권선이나 영구자석의 배치 및 선택은 당업자 수준에서 자명한 것이므로 그에 대한 상세한 설명을 생략하도록 한다.
즉, 일 예로 회전링(112)에 전원을 인가하는 경우에는 회전링(112)의 내주면과 외주면을 모두 감싸도록 권선을 설치(혹은, 내주면과 외주면에 각각 권선을 설치)하고, 제1모터하우징(111)의 내주면과 정류자(113a)의 외주면에는 각각 영구자석을 설치하되, 제1모터하우징(111)에 구비된 영구자석과 정류자(113a)에 구비된 영구자석의 극성이 서로 반대가 되도록 하면, 회전링(112)과 회전자(113)가 서로 반대방향으로 회전되는 등 다양한 방법이 사용 가능할 것이므로, 그 이외의 경우에 대한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 전기 구동장치의 기어부(130)는 기어 하우징(131)과, 상기 기어 하우징(131)의 내부에 삽입 설치되는 제1 내측 기어(132) 및 제1 회전축 기어(133)와, 개방된 기어 하우징(131)의 일단을 막는 기어 하우징 커버(131')를 포함한다.
또한, 필요에 따라서는 제1 내측 기어(132) 및 제1 회전축 기어(133)와 동일(혹은, 유사)한 기능을 수행하는 제2 내측 기어(134) 및 제2 회전축 기어(135)를 더 포함하여, 아래에서 좀더 상세히 설명하는 바와 같이, 제1 내측 기어(132) 및 제1 회전축 기어(133)만 있는 경우보다 회전축부(150)의 토크(torque)를 더욱더 증가 시킬 수 있게 한다.
여기서, 기어 하우징(131)은 그 내부에 제1 내측 기어(132)와, 제1 회전축 기어(133)와, 제2 내측 기어(134) 및 제2 회전축 기어(135) 및 제1발전회전자(140)가 삽입 설치되는 공간부를 구비하고, 제1모터하우징(111)을 향하는 일 측면에는 플랜지(131a)가 구비되어 있어서, 당해 기어 하우징(131)이 플랜지(131a)를 통해서 제1모터하우징 커버(111')에 견고히 결합된다.
아울러, 플랜지(131a)의 중심부에는 관통공이 형성되어 있어서, 제1모터하우징 커버(111')의 관통공을 통과하여 돌출된 회전링 기어(112a')가 당해 플랜지(131a)를 관통하여 제1 내측 기어(132) 및 제2 내측 기어(134)에 각각 맞물릴 수 있도록 한다.
제1 내측 기어(132)는 내기어 혹은 링 기어라고도 하며, 내주면을 따라서는 제1 회전축 기어(133)의 유성 기어에 맞물리는 기어(132b)가 형성되어 있어서, 유성 기어 어셈블리(planetary gear assembly)의 일 구성으로 동작하며, 일측에는 상기 회전링 기어(112a')와 맞물리는 연결 기어(132a)가 구비되어 있다.
제1 회전축 기어(133)는 상기 제1 내측 기어(132)를 향하는 일측면에 그 테두리를 따라 유성 기어(133a)가 복수개 구비되어 있고, 그 반대 방향인 타측면에는 회전축 고정부(133b)가 구비되어 있으며, 회전축 고정부(133b)에는 관통공이 형성되어 있어서, 회전축부(150)의 회전축 샤프트(151)가 관통하여 설치된다.
제2 내측 기어(134) 및 제2 회전축 기어(135)는 상술한 제1 내측 기어(132) 및 제1 회전축 기어(133)와 동일 혹은 유사한 기능을 하고, 그 조립 방법 역시 동일 혹은 유사하므로 그에 대한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 상기 제1발전회전자(140)는 일측(내측)이 개방된 원통형 드럼 형상으로 구성되고, 내부에 제2유성기어(135a)가 회전가능하게 장착된다. 즉, 상기 제2유성기어(135a)들의 회전축으로 작용하는 핀이 제1발전회전자(140)의 내측벽에 고정되어 제2유성기어(135a)가 회전가능하게 장착된다. 이와 같이, 상기 제1발전회전자(140)는 내부에 제2유성기어(135a)를 회전가능하게 수용한 상태로 상기 기어 하우징(131) 내에 회전가능하게 수용된다.
상기 제1발전회전자(140)가 기어 하우징(131) 내부에서 회전하기 위해서는 제1발전회전자(140)와 기어 하우징(131) 사이에 전자력이 작용해야 한다. 예컨대, 상기 기어 하우징(131)의 내주면에는 영구자석이 구비되고, 상기 제1발전회전자(140)의 외주면에는 코일이 권선되는 것이 바람직하다.
그리고, 기어 하우징 커버(131')는 평판 형상으로 되어 있어서, 개방된 기어 하우징(131)의 일단부를 막도록 고정 결합되고, 일측 중심부에는 제1 회전축 기어(133)의 회전축 고정부(133b)가 결합 고정되는 내측기어(131a')가 구비되어 있으며, 기어 하우징 커버(131')에는 회전축부(150)의 회전축 샤프트(151)가 통과하는 관통공이 형성되어 있다.
이러한 구성에 따라, 연결 기어(132a)를 통해 회전링(112)의 회전링 기어(112a')와 맞물린 제1 내측 기어(132)가 상기 회전링(112)과 함께 회전하고, 제1 내측 기어(132)가 회전하면 그 내주면의 기어(132b)에 맞물린 제1 회전축 기어(133)의 유성 기어(133a)가 회전됨으로써, 후술하는 바와 같이 유성 기어(133a)와 맞물리는 태양 기어(152)를 회전시키고, 회전축부(150)를 회전시킨다.
한편, 내주면에 영구자석이 구비된 기어 하우징(131)이 회전되면 전자기 유도 현상에 의해 외주면에 코일이 권선된 제1발전회전자(140)가 회전하게 되고, 이에 따라, 상기 제1발전회전자(140)에 권선된 코일에 유도 전압이 형성되고, 여기에 부하를 연결하면 전류가 발생하게 된다. 이와 같이 발생된 전류는 배터리에 충전될 수 있으며, 상기 부하의 크기를 조절함에 따라 발전량이 조절될 뿐만 아니라, 제2유성기어(135a), 태양기어(153,152), 유성기어(133a) 및 회전 샤프트(151)의 속도 및 토크를 제어할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 전기 구동장치의 회전축부(150)는 기어부(130)를 통해 동력을 전달받아 회전됨으로써, 전기자동차나 하이브리드 자동차의 차륜축 등을 회전시키는 것으로, 양단부에는 모터 축(113b)의 모터 축 기어(113c)에 삽입 결합됨으로써 맞물리는 샤프트 기어(151a)가 구비되어 있는 회전축 샤프트(151) 및 상기 회전축 샤프트(151)의 몸통에 결합된 태양 기어(152, 153)를 포함한다.
그리고, 상술한 기어부(130)가 제1 회전축 기어(133) 및 제2 회전축 기어(135)를 포함한 2개의 회전축 기어(133, 135)를 구비하고 있는 것에 대응하여, 제1 회전축 기어(133) 및 제2 회전축 기어(135)의 유성 기어(133a, 135a)에 각각 맞물리는(즉, 내합하는) 태양 기어(152, 153) 역시 2개가 구비된다.
이와 같이, 본 발명은 회전축 샤프트(151)의 샤프트 기어(151a)가 회전자(113)의 모터 축(113b)에 맞물려 있어서, 제1방향으로 회전하는 회전자(113)로부터 동력을 전달받아 당해 회전축부(150)가 회전되므로, 본 발명의 회전축부(150)가 첫째로는 회전자(113)에 의해 동력을 전달받아 회전되며, 제1발전회전자(140)의 코일에 걸린 부하의 조절, 즉, 발전량 조절에 의해 그 회전이 제어될 수 있는 것이다.
또한, 도 5와 같이, 제2방향으로 회전하는 회전링(112)에 맞물려 있는 제1 내측 기어(132) 및 제2 내측 기어(134)가 각각 제1 유성 기어(133a) 및 제2 유성 기어(135a)의 외측에 맞물리고, 회전축부(150)의 제1 태양 기어(152) 및 제2 태양 기어(153)는 각각 제1 유성 기어(133a) 및 제2 유성 기어(135a)의 내측에 맞물려 있어서, 본 발명의 회전축부(150)가 둘째로는 회전링(112)에 의해 동력을 전달받아 회전되는 것이다.
즉, 예시된 도 6을 통해 알 수 있는 바와 같이, 시계 방향으로 회전하는 회전자(113)에 맞물려 있는 회전축 샤프트(151)가 상기 회전자(113)로부터 동력을 전달받아 역시 시계방향으로 회전됨과 동시에, 반시계 방향으로 회전하는 회전링(112)에 맞물린 내측 기어(132, 134)가 유성 기어(133a, 135a)의 외측에 맞물려 있어서, 상기 유성 기어(133a, 135a)의 내측에 맞물려 있는 회전축부(150)의 태양 기어(152, 153)를 시계 방향으로 회전시킨다.
따라서, 시계 방향으로 회전하는 회전자(113)와 반시계 방향으로 회전하는 회전링(112)에 의해 동시에 회전축부(150)를 시계 방향으로 회전시킬 수 있게 되므로, 회전축부(150)의 토크를 배가시킬 수 있게 한다. 그리고, 위에서 언급한 바와 같이, 제1발전회전자(140)의 코일에 걸리는 부하를 조절함으로써 회전축 샤프트(151)의 속도와 토크를 제어할 수 있게 된다.
또한, 위에서 설명한 바와 같이 태양 기어(152, 153)와, 내측 기어(132, 134) 및 회전축 기어(133, 135)를 각각 2개씩 구비하여, 더욱더 토크를 배가시킬 수 있게 한다. 물론, 이러한 태양 기어(152, 153)와, 내측 기어(132, 134) 및 회전축 기어(133, 135)를 각각 3개 이상씩 구비할 수도 있음은 자명하다.
지금까지 설명한 본 발명에 따른 전기 구동장치의 제1구동기의 일측 회전 샤프트(150)는 도 2 에 도시된 바와 같이 전기자동차의 일측 차륜이 구비된 제1차축에 연결되고, 타측 회전 샤프트(151)는 제2구동기에 연결된다. 상기 제2구동기는 제1구동기의 회전동력을 받아 회전하거나, 전원 공급에 따라 자체적으로 회전동력을 발생시킬 수 있는 수단으로, 통상의 전기모터와 같은 구조로 구성되는 바, 예컨대, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제2모터하우징(210)과 모터회전자(220)를 포함한다.
상기 제2모터하우징(210)은 고정자로서 작용하는 구성요소로서, 대체로 원통형상으로 구성되어 내부에 모터회전자(220)를 수용하고, 좌우 양측 중앙부에는 관통공(210a,210b)이 각각 형성된다.
상기 모터회전자(220)는 정류자로서 작용하는 구성요소로서, 고정자인 제2모터하우징(210)의 내부에 수용되는 원통형 드럼 형상으로 구성되고, 좌우 양측에는 제1모터축(222a) 및 제2모터축(222b)이 각각 돌출 형성되며, 상기 제1모터축(222a) 및 제2모터축(222b)은 제2모터하우징(210)의 좌우 양측 중앙부에 형성된 관통공(210a,210b)에 각각 관통되어 회전가능하게 지지된다. 그리고, 상기 제1모터축(222a) 및 제2모터축(222b)과 제2모터하우징(210)의 좌우 양측 관통공(210a,210b) 사이에는 상기 제1모터축(222a) 및 제2모터축(222b)을 각각 회전가능하게 지지하는 베어링이 추가로 구비될 수 있다.
상기 모터회전자(220)는 제1구동기(100)의 회전 샤프트(151)에 결합되어 회전 샤프트(151)의 회전에 따라 함께 회전될 수 있다. 또한, 상기 모터회전자(220)는 배터리로부터 전원을 공급받아 제2모터하우징(210) 내부에서 자체 회전될 수도 있다. 이를 위해, 상기 제2모터하우징(210)의 내주면에는 코일 또는 영구자석이 구비되며, 모터회전자(220)는 몸체 자체가 영구자석으로 구성되거나 외주면에 영구자석이 부착될 수도 있고 외주면에 코일이 권취될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2모터하우징(210)의 내주면에 구비된 코일에 배터리를 연결하여 전원을 인가하거나, 모터회전자(220)의 외주면에 구비된 코일에 배터리를 연결하여 전원을 인가하게 되면, 그와 대응하는 영구자석과의 전자기 유도 현상에 의해 전자력이 발생하여 모터회전자(220)가 제2모터하우징(210) 내부에서 회전 구동된다. 이러한 모터회전자(220)의 회전 원리는 일반적인 전기모터의 원리와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
위와 같은 구성을 갖는 모터회전자(220)의 제1모터축(222a)에는, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1구동기(100)의 일측 회전 샤프트(151)가 연결되고, 제2모터축(222b)에는 후술하는 전동발전기(300)가 연결된다.
도 7의 (a) 에 도시된 바와 같이, 상기 전동발전기(300)는 일측이 모터회전자(220)의 제2모터축(222b)에 결합되고, 타측은 타측 차륜(W')이 결합된 제2차축(40b)에 연결되어, 제2구동기(200)의 회전 동력을 타측 차륜(W')에 전달함과 동시에 전기를 발생시키는 발전기로서 작용하는 부분으로서, 전동발전하우징(310), 제2발전회전자(312) 및 발전회전링(314)을 포함한다.
상기 전동발전하우징(310)은 고정자로서 작용하는 구성요소로서, 원통 형상으로 구성되어 내부에 제2발전회전자(312) 및 발전회전링(314)을 수용하며, 좌우 양측에 관통공(310a,310b)이 각각 형성되어 있는 바, 대체로 상기한 제2모터하우징(210)과 동일한 형상으로 구성되되, 내측에 다수의 제2발전회전자(312) 및 발전회전링(314)이 연속적으로 연결되는 경우 길이 방향으로 길게 연장 형성된다.
상기 제2발전회전자(312)는 전동발전하우징(310) 내부에 수용되어 모터회전자(222)의 회전에 따라 함께 회전되는 것으로, 상기 전동발전하우징(310) 보다 크기가 작은 원통형 드럼 형상으로 구성되며 좌우 양측에는 제1회전샤프트(312a) 및 제2회전샤프트(312b)가 구비된다.
여기서, 상기 제2발전회전자(312)의 제1회전샤프트(312a)는 전동발전하우징(310)의 일측 관통공(310a)에 관통 삽입되어 제2모터하우징(210)의 일측 관통공(210b)에 관통 삽입된 제2모터축(222b)과 커플러 등 고정구에 의해 모터회전자(220)의 제2모터축(222b)과 결합된다. 이에 따라, 제1구동기(100)가 작동되거나 배터리로부터 제2구동기(200)에 전원이 인가되면 모터회전자(220)가 회전되고, 모터회전자(220)에 결합된 제2발전회전자(312)가 함께 회전하게 된다.
한편, 상기 발전회전링(314)은 전동발전하우징(310) 내부에 수용되고 내측에 상기 제2발전회전자(314)를 회전가능하게 수용함과 아울러 자체 회전되는 것으로, 대체로 원통형 링 형상으로 구성되되, 좌우 양측은 일체 또는 별개 형성된 커버에 의해 폐쇄되어 전체적으로 중공의 원통형 부재로 구성된다. 그리고, 상기 발전회전링(314)의 일측은 내부에 수용된 제2발전회전자(312)의 제1회전샤프트(312a)가 관통되어 노출되도록 관통공(314a)이 형성되고, 타측 내면에는 상기 제2발전회전자(312)의 제2회전샤프트(312b)의 단부가 삽입되어 회전가능하게 지지되도록 회전축홈(314b)이 오목하게 형성되며, 타측 외면에는 또 다른 제2발전회전자의 회전샤프트 또는 차축이 결합될 수 있도록 결합돌기(314c)가 형성된다. 상기 결합돌기(314c)에는 차축 또는 또 다른 제2발전회전자의 회전샤프트가 축결합될 수 있도록 축홈(미도시)이 형성될 수도 있고, 별도의 커플러에 의해 결합돌기와 차축 또는 회전샤프트가 결합될 수도 있다.
이러한 구성에 따라, 상기 제2발전회전자(312)는 제1회전샤프트(312a)가 발전회전링(314)의 일측을 관통하여 모터회전자(220)의 제2모터축(222b)에 결합되고, 제2회전샤프트(312b)가 발전회전링(314)의 내면에 형성된 회전축홈(314b)에 회전가능하게 지지되어, 모터회전자(220)의 회전에 따라 발전회전링(314) 내부에서 모터회전자(220)와 동일한 방향으로 회전하게 된다.
한편, 이미 언급한 바와 같이, 상기 발전회전링(314)은 자체적으로 회전가능하게 구성된다. 이를 위해, 상기 전동발전하우징(310)과 제2발전회전자(312) 사이에 전자력이 발생하도록 하고, 제2발전회전자(312)와 발전회전링(314) 사이에 또 다른 전자력이 발생하도록 하며, 각 전자력의 방향이 서로 동일하게 형성되도록 하면 제2발전회전자(312)와 발전회전링(314)이 각각 동일한 방향으로 회전된다.
이를 위해, 전동발전하우징(310)의 내주면에는 영구자석(M1)이 구비되고, 상기 발전회전링(314)의 내외주면에는 코일(C)이 권취되고, 제2발전회전자(312)의 외주면에는 영구자석(M2)이 구비되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제2구동기(200)의 모터회전자(220)가 회전되면 제2발전회전자(312)가 회전되고, 제2발전회전자(312)의 외주면에 구비된 영구자석(M2)이 회전됨에 따라 발전회전링(314) 내외주면에 권취된 코일(C)에 전압이 유도되고, 상기 코일(C)에 부하(L)를 걸어주면 전류가 흐르게 된다. 상기 코일(C)에 전류가 흐르게 되면 상기 코일(C)과 전동발전하우징(310) 내주면의 영구자석(M1)의 전자기 유도에 의해 발전회전링(314)이 또한 자체적으로 회전하게 되는 것이다. 이 때, 제2발전회전자(312)의 영구자석(M2)과 전동발전하우징(310)의 영구자석(M1)의 극성을 동일하게 하면 제2발전회전자(312)와 발전회전링(314)이 동일한 방향으로 회전하게 된다.
이와 같은 원리에 의하여 발전회전링(314)이 회전되면, 발전회전링(312)의 외측에 돌출 형성된 결합돌기(314c)에 축결합되는 제2차축(40b)이 회전되며, 여기에 결합된 차륜(W')이 회전하게 되는 것이다.
이와 같이, 상기 전동발전기(300)에서는 제2구동기(200)의 회전동력을 타측 차륜(W')에까지 전달함과 동시에 발전회전링(314)의 코일(C)에 부하(L)를 걸어줌에 따라 전기를 발생시키고, 발생된 전기를 배터리에 충전할 수 있게 된다. 발생된 전기의 배터리 충전 메카니즘을 일반적인 충전 방법과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 전기 구동장치는 좌우 양측에 제1차축(40a)과 제2차축(40b)이 직결되어 차륜(W,W')을 직구동시킴으로써 별도의 동력전달장치(도 1의 20 참조) 및 기어박스(도 1의 30 참조) 없이 큰 토크(torque)를 가지고 차륜을 구동시킬 수 있음은 물론 차량의 하중을 줄여 연비는 높이고, 차량 내 공간활용도를 높인다.
한편, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 전동발전하우징(310) 내부에 제2발전회전자(312)와 발전회전링(314)이 다수개가 연속적으로 연결되도록 구성될 수도 있다. 구체적으로, 제2구동기(200)와 제2발전회전자(312) 및 발전회전링(314)의 결합 관계는 위에서 설명한 바와 동일하고, 상기 발전회전링(314)의 외측 결합돌기(314c)에 다른 제2발전회전자(312')의 제1회전샤프트(324'a)가 결합되도록 구성하며, 이러한 연결을 반복적으로 수행하면 다수개의 제2발전회전자 및 발전회전링이 연속적으로 연결된다. 이와 같은 방법으로 다수개의 제2발전회전자(312)와 발전회전링(314)을 연속적으로 연결하여 좌우 양측 차륜간 거리가 긴 경우 효과적으로 동력을 전달할 수 있으며, 각 발전회전링(314) 및 제2발전회전자(312) 결합체에 의해 각각 발전이 이루어지므로 차륜간 거리의 증가로 인한 에너지 손실 또한 효과적으로 줄일 수 있게 된다.
도 8 에는 이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 전기 구동장치의 블록도가 도시된다. 이미 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 구동장치는 제1구동기(100), 제2구동기(200 및 전동발전기(300)를 포함하며, 상기 제1구동기(100)는 배터리로부터 전원을 공급받아 제1차축(40a)에 결합된 일측 차륜(W)을 회전시킨다. 그리고, 상기 제1구동기(100)의 회전동력은 제2구동기(200) 및 전동발전부(300)에 의해 전달되어 제2차축(40b)에 결합된 타측 차륜(W')을 회전시킨다. 또한, 상기 제2구동기(200) 자체적으로 배터리로부터 전원을 공급받아 회전동력을 발생시키고 이를 전동발전기(300)를 통해 타측 차륜에 전달할 수도 있다. 그리고, 상기 제1구동기(100) 및 전동발전기(300)에서는 제1발전회전자(140) 또는 각 발전회전링(314)에 권취된 코일에 부하(L)를 연결함으로서 전류를 발생시킨다.
한편, 본 발명에 따른 전기 구동장치는 제어부(400)를 더 포함한다. 상기 제어부(400)는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 제1구동기(100), 제2구동기(200) 및 전동발전기(300)를 각각 제어하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 제어부(400)는 배터리(500)로부터 제1구동기(100) 및/또는 제2구동기(200)로 공급되는 메인 전원의 주파수를 변환함으로써 제1구동기(100) 및/또는 제2구동기(200)의 회전수를 조절하여 제1차축(40a)에 연결된 차륜(W)의 회전 속도 및 토크를 제어한다. 이를 위해, 상기 제어부(400)는 인버터 회로를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제어부(400)는 제1구동기(100) 내부의 제1발전회전자(140)에 권취된 코일에 걸리는 부하 및/또는 전동발전기(300)의 발전회전링(314)에 권취된 코일에 걸리는 부하(L)를 가변시켜 발생되는 전류의 량, 즉, 발전량을 제어하고, 이러한 부하 가변에 의해 코일에 흐르는 전류가 변화되므로 제1발전회전자(140)와 발전회전링(314)의 회전 속도 및 토크가 변화되어 궁극적으로 차륜(W,W')의 회전 속도 및 토크를 제어할 수 있게 된다. 이를 위해, 상기 제1발전회전자(140) 또는 발전회전링(126)에 권취된 코일에 걸리는 부하(L)는 가변저항과 같은 가변부하인 것이 바람직하고, 상기 제어부(400)는 상기 가변부하를 조절하는 다양한 형태의 회로를 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제어부(400)는 제1구동기 및/또는 전동발전기(300)에서 발생된 전류를 배터리(500)로 공급하여 충전이 수행되도록 제어하는 역할 또한 수행한다. 이러한 충전 제어 기능은 종래의 충전 방식과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전기 구동장치는 제1구동기(100)와 제2구동기(200) 및 전동발전기(300)의 회전 속도 및 토크를 독립적으로 제어 가능하여 별도의 차동장치가 필요하지 않으며, 제1구동기(100) 및/또는 전동발전기(300)의 발전량(구체적으로는 부하) 조절에 따라 차륜의 회전 속도와 토크를 조절할 수 있고, 기존에 모터(미도시)의 브러쉬(미도시)와 정류자(미도시)가 기계적으로 접촉되어 있어서 에너지의 대부분을 마찰열로 소비하였음에 비해, 본 발명은 전동발전하우징(310)과 발전회전링(314)이 기계적으로 접촉되어 있지 않고 코일과 영구자석 간의 전자기 유도 방식으로 전기를 발생시키므로 효율적인 에너지의 생산을 가능하게 하고, 그와 같이 생산된 에너지를 배터리에 충전시킬 수 있게 한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
100 : 제1구동기
200 : 제2구동기
300 : 전동발전기
400 : 제어부
500 : 배터리

Claims (8)

  1. 배터리로부터 전원을 공급받아 좌우 양측에 동일한 방향으로 회전동력을 발생킴과 아울러 전류를 발생시키는 제1구동기와, 상기 제1구동기의 일측에 연결되어 제1구동기의 회전동력에 의해 회전 구동되거나 배터리로부터 전원을 공급받아 회전 구동되는 제2구동기와, 상기 제2구동기의 회전 동력을 전달함과 아울러 전기를 발생시키는 전동발전기를 포함하되,
    상기 제1구동기는 원통 형상으로 이루어진 제1모터하우징과, 원통 형상으로 이루어져 있으며 상기 제1모터하우징의 내부에서 회전하도록 설치된 회전링, 및 상기 회전링의 내부에서 회전하도록 설치된 정류자와 상기 정류자의 일단 또는 양단에 결합된 모터 축을 구비한 회전자를 포함하며, 상기 회전링과 회전자는 전자력에 의해 각각 독립적으로 회전하되 상기 회전링과 회전자의 회전 방향은 서로 반대 방향인 모터부와; 단부에는 상기 회전자의 모터 축에 맞물리는 샤프트 기어가 형성되어 있는 회전축 샤프트, 및 상기 회전축 샤프트의 몸통에 결합된 태양 기어를 포함하는 회전축부와; 상기 제1모터하우징에 결합되되, 내부에 중공부를 구비한 기어 하우징과, 상기 기어 하우징 내부에 설치되며 상기 회전링에 의해 회전되는 내측 기어와, 외측은 상기 내측 기어에 맞물리고 내측은 상기 태양 기어에 맞물리는 유성 기어를 구비한 회전축 기어와, 상기 회전축 기어의 유성 기어를 내부에 회전가능하게 수용한 상태로 상기 기어 하우징 내에 회전가능하게 수용되는 제1발전회전자를 포함하는 기어부로 구성되고;
    상기 제2구동기는 원통 형상으로 구성되는 중공의 제2모터하우징과; 상기 제2모터하우징의 내부에 수용되고 좌우 양측에는 제1모터축 및 제2모터축이 각각 돌출되어 상기 제2모터하우징의 좌우 양측으로 관통 설치되며 배터리로부터 전원을 공급받아 회전되는 모터회전자를 포함하고;
    상기 전동발전기는 원통 형상으로 구성되는 중공의 전동발전하우징과; 상기 전동발전하우징의 내부에 수용되고, 원통형 드럼 형상으로 구성되며, 좌우 양측에는 제1회전샤프트 및 제2회전샤프트가 구비되고, 상기 제1회전샤프트는 상기 모터회전자와 결합되어 모터회전자의 회전에 따라 함께 회전되는 제2발전회전자와; 상기 전동발전하우징의 내부에 수용되고, 내측에 상기 제2발전회전자를 회전가능하게 수용함과 아울러 전동발전하우징의 내부에서 상기 제2발전회전자와 동일한 방향으로 회전되되, 중공의 원통형 부재로 구성되고 일측은 내부에 수용된 제2발전회전자의 제1회전샤프트가 관통되어 노출되도록 관통공이 형성되고 타측 내면에는 상기 제2발전회전자의 제2회전샤프트의 단부가 삽입되어 회전가능하게 지지되도록 회전축홈이 오목하게 형성되며 타측 외면에는 또 다른 제2발전회전자의 회전샤프트 또는 차축이 결합될 수 있도록 결합돌기가 형성된 발전회전링을 포함하며;
    상기 전동발전하우징의 내주면에는 영구자석이 구비되고, 상기 발전회전링의 내외주면에는 코일이 권취되고, 제2발전회전자의 외주면에는 영구자석이 구비되며, 상기 코일에 부하가 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2발전회전자 외주면의 영구자석과 전동발전하우징 내주면의 영구자석의 극성이 동일한 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1구동기와 제2구동기 및 전동발전기의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 제어부는,
    배터리로부터 제1구동기 또는 제2구동기로 공급되는 메인 전원의 주파수를 변환함으로써 제1구동기 또는 제2구동기의 회전수를 조절하여 제1차축에 연결된 차륜의 회전 속도 및 토크를 제어하고,
    상기 제1구동기의 내부의 제1발전회전자에 권취된 코일에 걸리는 부하 또는 전동발전기의 발전회전링에 권취된 코일에 걸리는 부하를 가변시켜 발생되는 전류의 양을 제어하고, 부하 가변에 의해 코일에 흐르는 전류를 변화시켜 제1발전회전자와 발전회전링의 회전 속도 및 토크를 변화시켜 차륜의 회전 속도 및 토크를 제어하며,
    상기 각 코일에 발생된 전류를 배터리로 공급하여 충전이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전동발전기의 내부에는 다수개의 발전회전링과 제2발전회전자가 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전링의 개방된 양단부에 결합되는 회전링 커버를 포함하고, 상기 내측 기어를 향하는 상기 회전링 커버의 일측면에는 회전링 기어가 결합되어 있으며, 상기 회전링 기어는 상기 내측 기어의 일측에 구비된 연결기어와 맞물려 있어서, 상기 회전링에 의해 상기 내측 기어가 회전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 샤프트에 결합된 상기 태양 기어와, 상기 회전축 기어 및 상기 내측 기어는 각각 복수개인 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자력에 의해 상기 회전링과 회전자가 서로 반대 방향으로 회전될 수 있도록,
    상기 제1모터하우징의 내주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있고,
    상기 정류자의 외주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있으며,
    상기 회전링의 외주면에는 상기 제1모터하우징에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석이 구비됨과 동시에, 상기 회전링의 내주면에는 상기 정류자에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기어 하우징의 내주면에는 영구자석이 구비되고, 상기 제1발전회전자의외주면에는 코일이 권선되는 것을 특징으로 하는 전기 구동장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980012798A (ko) * 1996-07-16 1998-04-30 양태허 공통자기회로형 복합로터 전기기계
US20060006744A1 (en) 2004-07-09 2006-01-12 Denso Corporation AC motor and control device therefor
KR20070052835A (ko) * 2005-11-18 2007-05-23 실리콘 밸리 마이크로 엠 코포레이션 다상 교류 차량 모터
US20100156205A1 (en) 2007-08-24 2010-06-24 Sunco Investments Ltd. Multistage variable reluctance motor/generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980012798A (ko) * 1996-07-16 1998-04-30 양태허 공통자기회로형 복합로터 전기기계
US20060006744A1 (en) 2004-07-09 2006-01-12 Denso Corporation AC motor and control device therefor
KR20070052835A (ko) * 2005-11-18 2007-05-23 실리콘 밸리 마이크로 엠 코포레이션 다상 교류 차량 모터
US20100156205A1 (en) 2007-08-24 2010-06-24 Sunco Investments Ltd. Multistage variable reluctance motor/generator

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