KR101848918B1 - 트랙션 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 트랙션 모터는 일측에 개구부를 가지는 모터 하우징; 상기 모터 하우징의 내주면에 일정 간격으로 이격 배치되며, 중앙에 공간부를 형성하도록 마련된 고정자; 상기 모터 하우징 내부에 마련된 공간부에 회전 가능하게 설치되는 영구자석을 포함한 회전자; 상기 개구부를 폐쇄하도록 상기 모터 하우징에 결합되는 모터 커버; 및 상기 모터 커버의 상기 회전자를 마주보는 위치에 배치되어, 상기 영구자석에서 누설되는 자속을 감지하는 누설 자속 감지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

트랙션 모터{TRACTION MOTOR}

본 발명은 전동 자전거 및 전동 스쿠터 등에 적용 가능한 트랙션 모터에 관한 것이다.

전기 자전거는 탑승자의 인력에 의한 답력과 함께, 구동 휠 측에 설치된 모터와 같은 전기구동계의 출력을 보조 구동수단으로 하여 탑승자가 보다 간편하게 자전거를 운전할 수 있도록 구성된다. 이와 같은 전기 자전거는 전기 구동계의 출력 조절 등을 위해, 현재 운행중인 자전거의 속도를 측정 및 감지하는 것이 중요하다.

특히, 트랙션 모터의 구동 제어를 위해서는 현재 모터의 회전자의 위치를 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 일반적으로 트랙션 모터은, 회전자의 위치검출을 위해 홀 소자를 사용하는데, 이는 브러시 타입의 정류자와 동일한 역할을 수행한다.

도 1은 종래기술에 의한 트랙션 모터의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 트랙션 모터는 모터 하우징(10), 고정자(11), 회전자(12) 및 마그네트 플레이트(20)로 구성되며, 상기 모터 하우징(10)의 개구된 상측면을 폐쇄하기 위한 모터 커버(30)가 결합되며, 상기 모터 커버(30)의 상측면에는 상기 마그네트 플레이트(20)의 위치를 감지하기 위한 홀 센서 유닛(40)이 설치된다.

이와 같이 회전자(12)의 위치 측정을 위해 마그네트 플레이트(20)를 설치하면, 모터의 높이가 높아지고, 부품수 증가에 따른 가격 상승 등의 요인이 있어, 보다 저렴하고 얇으며, 조립공간의 축소를 위한 소형 트랙션 모터의 개발에 저해요인이 된다는 문제점이 있어 개선이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 부품수 감소에 따른 제조 단가 절감 및 제품 소형화가 가능하도록 구조가 개선된 트랙션 모터을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 트랙션 모터는 일측에 개구부를 가지는 모터 하우징; 상기 모터 하우징의 내주면에 일정 간격으로 이격 배치되며, 중앙에 공간부를 형성하도록 마련된 고정자; 상기 모터 하우징 내부에 마련된 공간부에 회전 가능하게 설치되는 영구자석을 포함한 회전자; 상기 개구부를 폐쇄하도록 상기 모터 하우징에 결합되는 모터 커버; 및 상기 모터 커버의 상기 회전자를 마주보는 위치에 배치되어, 상기 영구자석에서 누설되는 자속을 감지하는 누설 자속 감지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 누설 자속 감지유닛은, 상기 모터 커버의 상기 영구자석과 마주보는 면에 설치되는 것이 바람직하며, 적어도 3개 이상 설치되는 것이 좋다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 종래 트랙션 모터에서 반드시 필요한 마그네트 플레이트를 삭제하고, 회전자에서 누설되는 자속을 감지하여 회전자의 위치를 감지할 수 있기 때문에 보다 저렴하고 소형화된 트랙션 모터을 제공하는 것이 가능하다.

도 1은 종래기술에 의한 트랙션 모터의 일 예를 도시한 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 트랙션 모터의 일 예를 도시한 분해 사시도,
도 3은 도 2의 회전자를 도시한 사시도, 그리고,
도 4는 본 발명에 의한 트랙션 모터의 홀 센서 배치관계를 도시한 분해 사시도 이다.

이하, 본 발명에 의한 트랙션 모터를 유첨된 도면을 참고하여 설명한다. 참고로, 종래기술과 동일한 구성 및 동작을 수행하는 구성요소는 동일한 참조부호를 인용하여 설명한다.

본 발명에 의한 트랙션 모터는 모터 하우징(10), 고정자(11), 회전자(12), 모터 커버(30) 및 누설 자속 감지유닛(45)을 포함한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모터 하우징(10)은 일측에 개구부를 가지며, 상기 고정자(11)는 상기 모터 하우징(10)의 내주면에 일정 간격으로 이격 배치되며, 중앙에 공간부를 형성한다. 상기 회전자(12)는 상기 공간부에 수납된 상태로 회전 가능하게 설치되며, 상기 모터 커버(30)는 상기 회전자(12)의 이탈을 방지하며, 모터 하우징(10)의 내부로 이물질 등이 유입하는 것을 방지한다. 상기 모터 하우징(10), 고정자(11), 회전자(12) 및 모터 커버(30)의 구성은 종래기술과 큰 차이가 없으며, 본 발명의 특징부와 관련이 없으므로 구체적인 설명은 생략한다.

누설 자속 감지유닛(45)은 상기 모터 커버(30)의 내측면 또는 외부에 PCB 등으로 설치될 수 있다. 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전자(12)의 영구자석의 누설 자속을 보다 용이하게 검출할 수 있도록 복수 개가 마련되는 것이 좋다. 미설명 참조부호 31은 누설 자속 감지 유닛(45)이 장착되는 감지 플레이트이다.

누설 자속(leakage flux, 漏洩磁束)은 자성체의 표면에서 누설되어 자로(磁路) 이외의 곳을 통과하는 자속을 의미한다. 누설 자속은, 전기 회로에서는 도체와 절연체 도전율의 비는 10¹⁰ 이상이므로 전류가 도체 밖으로 새어나가지 않으나, 자기(磁氣) 회로에서는 자성체와 공기 중의 투자율의 비가 10³ 정도로 적으므로 자로(磁路) 이외를 통하는 자속도 크게 된다. 결국 누설 자속이 증가하게 되면 기자력이 여분으로 필요하게 될 뿐만 아니라, 다른 자기 회로에도 영향을 미치기 때문에 누설 자속은 적을수록 좋다. 하지만, 이와 같은 누설 자속을 0(zero)으로 하는 것은 불가능하며, 특히 회전자(12)와 같이 복수 개의 영구자석을 촘촘히 설치하는 경우에는, 이 영구자석들로부터 일정 크기의 자속 누출은 항상 일어날 수 밖에 없다.

따라서 본 발명은 별도의 마그네트 플레이트를 이용하여 회전자의 위치를 검출하는 번거로움 없이, 상기 영구자석으로부터 항상 발생되는 누설자속을 감지하여, 모터의 위치를 파악하는 것을 그 요지로 한다.

상기 누설 자속 감지유닛(45)의 설치 위치는 상기 모터 커버(30)의 영구자석과 마주보는 내측면에 배치되는 것이 좋으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 조립 편이성을 위해, 상기 모터 커버(30)의 바깥쪽에 PCB 등의 형태로 노출 배치하고 감지면을 상기 회전자(12)를 향하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 누설 자속 감지유닛(45)은, 도 3에 도시된 상기 회전자(12)의 코어 부분으로, 상기 영구자석과 근접한 위치인 "A"로 표시된 위치와 대응되는 지점에 상기 누설 자속 감지유닛(45)을 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 누설 자속 감지유닛(45)의 설치위치를 상기한 바와 같이 회전자(12)의 중심과 근접된 부분과 대면되도록 하는 이유는 다음과 같다. 즉, 상기 누설 자속 감지유닛(45)의 설치 위치를 상기 회전자(12)의 가장 바깥쪽으로 할 경우, 누설 자속 감지유닛(45)을 설치할 공간을 확보하는 것이 어렵고, 영구자석이 설치된 위치와 대응되도록 배치할 경우, 자속 배리어의 영향으로 신호 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다.

상기 누설 자속 감지유닛(45)은 다양한 센서를 사용할 수 있는데, 일반적으로 자속 감지에 많이 쓰이는 홀 센서 유닛으로 마련되는 것이 바람직하다. 다만, 종래의 트렉션 모터에 사용되는 홀 센서 유닛과는 달리, 자속 감지를 위한 감지면을 상기 회전자(12)에 설치된 영구자석을 향하도록 모터 커버(30)의 내측면에 배치한다는 점에서 차이가 있다.

또한, 상기 누설 자속 감지유닛(45)은 적어도 3개 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 4개를 배치하여, 상기 회전자(12)의 영구자석에서 누설되는 자속을 이용하여 회전자의 위치를 정확하게 추적할 수 있다.

이상과 같이, 누설 자속 감지유닛(45)을 배치하여, 상기 영구자석에서 누설되는 자속을 감지하면, 종래의 마그네트 플레이트(20, 도 1 참조)와 같은 별도의 구성부품을 이용하여 모터 상태를 감지할 필요가 없으므로, 모터의 높이 상승, 모터의 성능을 좌우하는 무게 상승의 요인을 제거할 수 있으며, 보다 얇고 저렴한 트랙션 모터를 제공하는 것이 가능하다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10; 모터 하우징 11; 고정자
12; 회전자 20; 마그네트 플레이트
30; 모터 커버 40, 45; 홀 센서

Claims (7)

1. 일측에 개구부가 형성된 모터 하우징;
   상기 모터 하우징의 내부에 배치되며 중앙에 공간부를 형성된 고정자;
   상기 공간부에 회전 가능하게 배치되며 영구자석을 포함하는 회전자;
   상기 개구부를 폐쇄하도록 상기 모터 하우징에 결합되는 모터 커버; 및
   상기 모터 커버의 내면 중 상기 회전자와 마주하게 배치되어, 상기 영구자석에서 누설되는 자속을 감지하는 누설 자속 감지유닛을 포함하며,
   상기 누설 자속 감지유닛은 적어도 4개 이상 설치되어, 원주 방향을 따라 일정 거리 이격되어 배치되고,
   상기 누설 자속 감지유닛은, 상기 모터 커버의 가장자리 영역 보다 상대적으로 상기 모터 커버의 중심에 가깝게 배치되고,
   상기 회전자는 중심을 기준으로 방사상으로 연장되는 복수의 코어를 포함하고,
   상기 누설 자속 감지유닛의 개수는 상기 코어의 개수에 대응되는 트랙션 모터.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 누설 자속 감지유닛은,
   상기 모터 커버에 설치된 홀 센서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙션 모터.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전자는 상기 영구자석을 고정하는 코어를 포함하며, 상기 누설 자속 감지 유닛은 상기 코어의 내측면과 대응하는 위치에 형성된 트랙션 모터.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 누설 자속 감지 유닛은 상기 모터에 배치되는 PCB에 형성되는 트랙션 모터.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 누설 자속 감지 유닛은 상기 홀 센서 유닛이 장착되는 감지 플레이트를 포함하며,
   상기 감지 플레이트는 상기 개구부에 결합 되는 트랙션 모터.

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