KR102086456B1 - 전동 및 발전용 회전구동장치 - Google Patents

Abstract

고속회전시에도 영구자석의 분리가 방지되어 내구성이 개선되도록, 본 발명은 바 형상으로 구비되어 회전 가능하게 배치된 회전축부; 상기 회전축부의 외주 일측을 감싸며 배치되되 상기 회전축부의 회전시 일체로 회전되는 비자성체의 요크몸체부; 상기 요크몸체부를 감싸며 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 배치되되, 회전시 반경방향 외측으로 이탈이 방지되도록 원주방향 양측이 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 확장되는 복수개의 영구자석을 포함하는 영구자석부; 상기 영구자석의 원주방향 측면에 비자성체로 구비되되 상기 영구자석을 밀착 커버하도록 원주방향 양측이 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 축소되는 복수개의 테이퍼고정부; 및 상기 영구자석부 및 상기 테이퍼고정부의 외주를 감싸며 배치되되 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어부와, 유도자계가 형성되도록 상기 코어부에 권선되는 유도코일을 포함하는 스테이터부를 포함하는 전동 및 발전용 회전구동장치를 제공한다.

Description

전동 및 발전용 회전구동장치{apparatus of rotor and stator for motor and generator}

본 발명은 전동 및 발전용 회전구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속회전시에도 영구자석의 분리가 방지되어 내구성이 개선되는 전동 및 발전용 회전구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 가솔린이나 디젤을 연료로 사용하는데, 가솔린과 디젤은 유해한 물질을 배출하여 대기오염을 일으킬 뿐만 아니라 가솔린 및 디젤 연료를 제조하기 위한 원유가 고갈되고 있어 이를 대체할 수 있는 대체에너지의 개발이 필요한 실정이다. 최근에는 각 산업계에서 대체에너지 개발을 서두르고 있으며 이에 대한 대안으로 전기에너지를 통해 운행되는 전기 자동차를 개발하고 있다.

이러한 전기 자동차는 전기를 사용하여 운행되는 자동차를 의미하는 것으로, 크게 순수 전기 자동차(Batttery Powered Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)로 구분될 수 있다.

여기서, 상기 순수 전기 자동차는, 화석 연료를 이용함 없이 전기만을 사용하여 주행하는 자동차로써 일반적으로 전기 자동차라 명칭된다. 그리고, 하이브리드 전기 자동차는 전기 및 화석 연료를 사용하여 주행하는 차량을 의미한다.

이러한 상기 전기 자동차에는 주행을 위한 전기를 공급하는 배터리가 구비된다. 특히, 순수 전기 자동차 및 플러그인(Plug-in) 타입의 하이브리드 전기 자동차는, 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하며, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 전기 모터를 구동한다.

그리고, 상기 전기 자동차와 같이 엔진이 없고 순수 배터리에 저장된 전기에너지로만 운행되는 차량은 배터리의 에너지가 방전되면 이를 충전해야만 주행이 가능하다. 하지만, 상기 전기 자동차의 보급에 비하여 전기 충전을 지원하는 충전스테이션의 설치 등 전기 자동차에 대한 인프라가 그에 턱없이 미치지 못함에 따라 충전장소가 제한되는 단점이 있다.

여기서, 운전자는 상기 전기 자동차의 주행 도중, 예기치 않은 배터리의 방전 또는 충전이 필요한 상황에서 긴급 출동한 렉카 등의 전력공급차량에 구비된 비상전력공급장치를 이용해 상기 전기 자동차의 배터리에 전력을 충전할 수 있다.

이러한 전력공급장치는 상기 전력공급차량의 엔진에 연결된 발전기의 로터가 수 만 분당회전수(RPM)로 고속 회전됨에 따라 전기 자동차에 공급 가능한 전력이 생산될 수 있다. 이때, 상기 로터의 외주에는 영구자석이 원주방향을 따라 용접 또는 접착되어 배치되었다.

그러나, 상기 발전기의 로터가 상기 전력공급차량의 엔진이 고속 회전됨에 따라 상기 로터의 외주에 용접 또는 접착되어 고정된 상기 영구자석이 분리 및 이탈됨에 따라 발전기에 고장이 발생하여 전력 생산이 어려워지는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제10-0649624호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고속회전시에도 영구자석의 분리가 방지되어 내구성이 개선되는 전동 및 발전용 회전구동장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 바 형상으로 구비되어 회전 가능하게 배치된 회전축부; 상기 회전축부의 외주 일측을 감싸며 배치되되 상기 회전축부의 회전시 일체로 회전되는 비자성체의 요크몸체부; 상기 요크몸체부를 감싸며 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 배치되되, 회전시 반경방향 외측으로 이탈이 방지되도록 원주방향 양측이 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 확장되는 복수개의 영구자석을 포함하는 영구자석부; 상기 영구자석의 원주방향 측면에 비자성체로 구비되되 상기 영구자석을 밀착 커버하도록 원주방향 양측이 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 축소되는 복수개의 테이퍼고정부; 상기 회전축부의 외주 타측을 감싸며 배치되되 반경방향 내측에 전류 흐름을 순방향 및 역방향 중 어느 하나로 선택적으로 변환하는 극성변환부에 회로 연결된 전압조절코일이 연결되는 전자석부; 및 상기 영구자석부, 상기 테이퍼고정부 및 상기 전자석부의 외주를 감싸도록 배치되되 축방향 일측의 반경방향 내측에는 상기 영구자석부가 배치되되 축방향 타측의 반경방향 내측에는 상기 전자석부가 배치되도록 축방향 중앙부에 구획부가 형성되는 코어부와, 유도자계가 형성되도록 상기 구획부를 기준으로 분할되어 상기 스테이터부의 축방향 일측 및 타측 코어부에 각각 권선되는 유도코일을 포함하는 스테이터부를 포함하되, 상기 영구자석부 및 상기 전자석부 사이에 비자성체의 제1스토퍼링부가 배치되며, 일측이 상기 유도코일과 일체로 연결되어 상기 유도코일에서 발생된 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부의 출력단에 연결되어 상기 정류부에서 변환된 직류전압 및 전류를 측정하는 측정부와, 상기 측정부의 출력단에 연결되어 상기 정류부에서 정류된 직류전압을 저장하는 배터리부와, 상기 측정부에서 발전된 전압을 기설정치와 비교하여 선택적으로 상기 전압조절코일에 순방향 및 역방향 중 어느 한 방향으로 전류를 인가하는 제어부를 더 포함하되, 상기 정류부에서 정류된 직류전압이 기설정치로 유지되도록, 상기 측정부에서 측정된 직류전압이 기설정치를 초과하는 경우 상기 제어부가 상기 전압조절코일에 역방향 전류를 인가하고, 상기 측정부에서 측정된 직류전압이 기설정치 미만인 경우 상기 제어부가 상기 전압조절코일에 순방향 전류를 인가함을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치를 제공한다.

상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 반경방향 내측으로 갈수록 양측이 테이퍼지게 축소된 복수개의 테이퍼고정부가 양측이 테이퍼지게 확장된 복수개의 영구자석을 밀착 커버함과 동시에 요크몸체부에 체결되므로 상기 영구자석이 별도의 접합수단 없이도 반경방향 외측으로 이탈이 방지되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.

둘째, 요크몸체부의 외주에 반경방향 내측으로 함몰된 복수개의 체결홈에 대응되도록 테이퍼고정부에 복수개의 관통홀이 관통 형성되어 상호간 정렬 배치됨에 따라 테이퍼고정부에 의해 요크몸체부의 외주에 밀착 커버되는 영구자석부가 균일하게 정렬되므로 설치정밀성이 현저히 개선될 수 있다.

셋째, 축방향 일측에서 타측으로 갈수록 삼각형 형상으로 원주방향 길이가 협소화된 각 상기 영구자석의 배치방향이 상기 요크몸체부의 외주를 따라 순차적으로 엇갈리게 배치되어 유도전력의 발생시 자력 밸런스가 유지되며 노이즈가 최소화되므로 과전류 발생 가능성이 감소되어 내구성이 개선될 수 있다.

넷째, 중공형으로 구비된 비자성체의 제1스토퍼링부 및 제2스토퍼링부가 상기 요크몸체부의 축방향 양단부의 내측단으로부터 연장 돌설된 스토퍼단턱에 삽입되는 컴팩트한 구성으로 회전로터부 및 스테이터부의 부피가 종래에 비해 감소됨에 따라 소형화 및 경량화되므로 발전성능 및 경제성이 현저히 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 회전로터부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 나타낸 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 측면에서 바라본 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 영구자석부 및 테이퍼고정부를 정면에서 바라본 단면예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 영구자석부 및 테이퍼고정부를 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 나타낸 블록도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 릴레이부를 나타낸 블록도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 발전과정을 나타낸 회로도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 전자석부의 제어방법을 나타낸 흐름도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 릴레이부의 제어방법을 나타낸 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 회전로터부를 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 측면에서 바라본 단면도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 영구자석부 및 테이퍼고정부를 정면에서 바라본 단면예시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 영구자석부 및 테이퍼고정부를 나타낸 예시도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치를 나타낸 블록도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 릴레이부를 나타낸 블록도이다. 그리고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 발전과정을 나타낸 회로도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 전자석부의 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 그리고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치에서 릴레이부의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

도 1 내지 도 11에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치(100)는 회전축부(21), 요크몸체부(22), 영구자석부(23), 테이퍼고정부(24), 전자석부(25), 스테이터부(30)를 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 전동 및 발전용 회전구동장치(100)는 차량 또는 선박 엔진에 연결되어 전력을 생산하는 발전기 또는 전력이 공급됨에 따라 구동력을 제공하는 전동기에 포괄 적용 가능하도록 구비된 장치로 이해함이 바람직하다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치(100)가 발전기의 구성요소 중 하나로 사용되는 경우를 예로써 도시 및 설명된다.

한편, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 회전축부(21)는 기설정된 길이의 원주 바 형상으로 구비되어 회전 가능하게 배치됨이 바람직하다. 여기서, 회전로터부(20)의 각 구성요소가 상기 회전축부(21)를 감싸며 배치될 수 있다.

이때, 상기 회전로터부(20)는 상기 회전축부(21), 상기 요크몸체부(22), 상기 영구자석부(23), 상기 테이퍼고정부(24), 상기 전자석부(25)를 포함함이 바람직하다. 그리고, 상기 회전로터부(20)의 각 구성요소라 함은 상기 회전축부(21)를 감싸도록 중공형으로 형성된 상기 요크몸체부(22), 상기 전자석부(25)를 포함하는 개념으로 이해함이 바람직하다.

또한, 상기 회전로터부(20)의 각 구성요소의 결합시 축방향 전체길이가 상기 회전축부(21)의 축방향 길이 미만으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 회전축부(21)에 상기 회전로터부(20)의 각 구성요소가 삽입 및 고정시 상기 회전축부(21)의 축방향 양단부가 노출될 수 있다.

여기서, 상기 회전축부(21)는 SUS(Steel Use Stainless) 재질 등으로 구비될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 회전축부(21)의 외주에는 상기 요크몸체부(22)의 일측이 걸림되도록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장 돌설된 단턱이 형성될 수 있다.

또한, 상기 회전축부(21)는 상기 회전로터부(20)의 각 구성요소가 상기 회전축부(21)에 삽입 및 결합시 이탈이 방지되도록 일단부에 구비되는 커버캡(21a)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 커버캡(21a)은 원주 형상으로 구비되되, 상기 회전축부(21)에 대향되는 일면이 개구되며, 개구된 내주면에 나사산이 형성될 수 있다. 이때, 상기 커버캡(21a)이 나사 체결되도록 상기 회전축부(21)의 일단부측 외주면에 나사산이 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 회전축부(21)에 상기 회전로터부(20)의 각 구성요소가 삽입된 뒤에 상기 커버캡(21a)이 결합됨에 따라 상기 회전로터부(20)의 각 구성요소가 고정될 수 있다.

한편, 상기 요크몸체부(22)는 상기 회전축부(21)의 외주 일측을 감싸는 중공형으로 구비되되 상기 회전축부(21)의 회전시 일체로 회전되도록 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 내측에 형성된 중공의 내경은 상기 회전축부(21)의 외경에 실질적으로 대응되는 크기로 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 요크몸체부(22)가 상기 회전축부(21)에 삽입되어 상기 회전축부(21)의 단턱에 걸림되며 배치될 수 있다.

또한, 상기 요크몸체부(22)는 비자성체 재질로 구비될 수 있으며 알루미늄 재질로 구비됨이 가장 바람직하다. 즉, 상기 요크몸체부(22)는 알루미늄 재질의 중공형 원주 형상으로 일체로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 요크몸체부(22)에는 축방향 양단부 내측단으로부터 축방향 양측으로 연장 돌설되는 스토퍼단턱(22c,22d)이 각각 형성됨이 바람직하다. 이때, 전체 부피가 감소되도록 제1스토퍼링부(41a) 및 제2스토퍼링부(41c)의 각 중공이 각 상기 스토퍼단턱(22c,22d)에 삽입되어 밀착 배치될 수 있다. 상세한 설명은 후술된다.

그리고, 상기 요크몸체부(22)의 외주에는 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)를 고정시키기 위해 나사 체결되도록 반경방향 내측으로 함몰되는 복수개의 체결홈(22a)이 형성됨이 바람직하다.

여기서, 상기 체결홈(22a)은 상기 테이퍼고정부(24)의 배치 위치에 대응되도록 축방향을 따라 삼각형 및 역삼각형, 또는 사다리꼴 및 역사다리꼴, 또는 "V"자 및 역방향 "V"자 형상의 가상 라인을 따라 복수개소 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 체결홈(22a)은 상기 요크몸체부(22)의 외주에 축방향을 따라 기설정된 각도로 경사진 제1각도 및 제2각도의 가상의 사선 라인상에 기설정된 간격을 두고 복수개소 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 테이퍼고정부(24)에는 상기 체결홈(22a)과 나사 체결되도록 상기 체결홈(22a)의 위치에 대응되어 복수개소 관통홀(24a)이 관통 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 요크몸체부(22) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 상호간 나사 체결되어 상기 영구자석부(23a,23b)가 정렬 및 고정될 수 있다.

이를 통해, 상기 요크몸체부(22)의 외주에 반경방향 내측으로 함몰된 복수개의 체결홈(22a)에 대응되도록 상기 테이퍼고정부(24)에 복수개의 관통홀(24a)이 관통 형성되어 상호간 정렬 배치된다. 따라서, 상기 테이퍼고정부(24)에 의해 상기 요크몸체부(22)의 외주에 밀착 커버되는 상기 영구자석부(23)가 균일하게 정렬되므로 설치정밀성이 현저히 개선될 수 있다.

한편, 상기 영구자석부(23)는 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 외측에 외주를 감싸며 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 영구자석부(23)는 상기 회전축부(21)를 기준으로 회전시 반경방향 외측으로 이탈이 방지되도록 원주방향 양측이 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 확장되는 복수개의 영구자석(23a,23b)을 포함함이 바람직하다. 즉, 상기 영구자석부(23)는 반경방향 내측으로 갈수록 원주방향 길이가 테이퍼지게 확장됨이 바람직하다.

여기서, 테이퍼지게 형성된다 함은 원주방향 양측면이 직선형 또는 곡선형의 경사면으로 형성되는 형태와, 적어도 하나 이상의 단턱이 절곡 형성되며 단차지게 형성되는 형태를 포괄하는 의미로 이해함이 바람직하다.

또한, 상기 영구자석(23a,23b)은 강한 자장을 통해 착자된 네오디움 자석 등으로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 본 발명의 일실시예에서 상기 영구자석(23a,23b)은 16개 구비되어 인접하는 상기 영구자석(23a,23b)과의 자극 방향이 상이하게 배치되도록 교번되며 배치됨이 바람직하다. 이에 따라, 어느 하나의 영구자석의 N극에서 인접한 영구자석의 S극으로 형성된 자기력선이 복수개소 형성될 수 있다.

그리고, 상기 테이퍼고정부(24)는 상기 영구자석(23a,23b)의 원주방향 양측면에 배치되되 알루미늄 등의 비자성체 재질로 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 테이퍼고정부(24)의 원주방향 양측이 상기 영구자석(23a,23b)을 밀착 커버하도록 상기 영구자석(23a,23b)과 맞물림 밀착되며 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 축소됨이 바람직하다.

도 5를 참조하면, 각 상기 영구자석(23a,23b)은 반경방향 내측으로 갈수록 원주방향 길이가 확장되는 형태로 형성되며, 각 상기 테이퍼고정부(24)는 반경방향 내측으로 갈수록 원주방향 길이가 축소되는 형태로 형성됨이 바람직하다.

이에 따라, 각 상기 영구자석(23a,23b)이 상기 요크몸체부(21)의 외주에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 배치될 수 있다. 이어서, 각 상기 테이퍼고정부(24)의 원주방향 양측면이 각 상기 영구자석(23a,23b)의 원주방향 양측면을 밀착 커버하며 배치될 수 있다. 이때, 각 상기 영구자석(23a,23b) 및 각 상기 테이퍼고정부(24) 사이의 밀착되는 경계면이 직선형, 곡선형, 단차진 형태 중 어느 하나로 형성되더라도 각 상기 경계면이 밀착되며 형합되는 형태로 형성됨으로 이해함이 바람직하다.

그리고, 상기 요크몸체부(22)의 체결홈(22a) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 관통홀(24a)에 나사(24b)가 체결됨에 따라 상기 요크몸체부(22) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 상호간 고정될 수 있다.

이를 통해, 상기 요크몸체부(22) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 상호간 고정되되 상기 영구자석부(23)가 상기 테이퍼고정부(24) 및 상기 요크몸체부(22) 사이에 밀착 커버됨에 따라 회전시 반경방향 외측으로 이탈이 미연에 방지될 수 있다. 더욱이, 용접 또는 접착부재에 의해 영구자석이 요크의 외주에 접합되던 종래와 달리, 상기 영구자석(23a,23b) 및 상기 요크몸체부(22) 사이에 별도의 접합수단 없이도 상기 영구자석(23a,23b)의 이탈이 방지되므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다.

따라서, 반경방향 내측으로 갈수록 양측이 테이퍼지게 축소된 복수개의 상기 테이퍼고정부(24)가 양측이 테이퍼지게 확장된 복수개의 상기 영구자석(23a,23b)을 밀착 커버함과 동시에 상기 요크몸체부(22)에 체결된다. 이에 따라, 상기 영구자석(23a,23b)이 별도의 접합수단 없이도 반경방향 외측으로 이탈이 방지되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.

그리고, 경우에 따라 상기 테이퍼고정부(24)의 반경방향 내측단 및 상기 요크몸체부(22) 사이에는 연통공간이 형성될 수도 있다. 이때, 상기 연통공간은 상기 체결홈(22a) 및 관통홀(24a)과 연통될 수 있다.

한편, 각 상기 영구자석(23a,23b)은 축방향을 따라 일측에서 타측으로 갈수록 원주방향 길이가 협소화되며 형성됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 영구자석(23a,23b)의 형상이 삼각형 및 역삼각형, 또는 사다리꼴 및 역사다리꼴 중 어느 하나의 상호간 통일된 형상으로 형성됨으로 이해함이 바람직하다.

그리고, 각 상기 테이퍼고정부(24)의 형상은 중공형 원주 형상에서 각 상기 영구자석(23a,23b)의 형상을 제외한 공간에 대응되어 구비됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 테이퍼고정부(24)의 형상은 축방향을 따라 상기 제1각도 및 상기 제2각도 중 어느 하나의 각도로 기울어진 삼각형 또는 사다리꼴 단면의 장방형 판으로 구비됨이 바람직하다.

이에 따라, 순차 배치된 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 결합된 전체 형상이 중공형 원주 형상으로 형성되어 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 외측에 배치될 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 각 상기 테이퍼고정부(24)는 축방향 중앙부를 기준으로 분할되되 분할된 일측이 상기 영구자석부(23)의 원주방향 측면 일측에 일체로 형성되도록 구비될 수도 있다. 이때, 분할된 상기 테이퍼고정부(24)가 상기 영구자석부(23)의 원주방향 측면에 연결되되, 축방향 외측 및 내측 중 어느 일측으로 편향되게 배치될 수 있다.

이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 분할된 상기 테이퍼고정부(24)가 일체로 연결되어 복수개 구비되어 상호간 밀착되며 배치됨에 따라 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 외주에 배치시 결합력이 증가될 수 있다.

여기서, 상기 테이퍼고정부(24)는 상기 영구자석부(23)와 개별 구비되어 배치될 수도 있으며, 상술된 방식으로 일체로 연결 구비되어 배치될 수도 있으며. 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 각 상기 영구자석(23a,23b) 및 각 상기 테이퍼고정부(24)가 상기 요크몸체부(22)의 외주에 원주방향을 따라 순차적으로 교번되며 배치됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 영구자석(23a,23b)의 사이에 각 상기 테이퍼고정부(24)가 밀착 커버되어 배치됨이 바람직하다.

또한, 상기 요크몸체부(22)의 외주에 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 이격 배치된 각 상기 영구자석(23a,23b)이 제1방향 및 제2방향으로 순차적으로 엇갈리게 배치됨이 바람직하다.

여기서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1방향은 축방향을 기준으로 일측에서 타측으로 갈수록 영구자석(23a)의 원주방향 길이가 협소화되는 방향을 의미한다. 또한, 상기 제2방향은 축방향을 기준으로 상기 제1방향과 반대되는 역방향을 의미한다. 즉, 삼각형 및 역삼각형, 또는 사다리꼴 및 역사다리꼴 형상으로 형성된 각 상기 영구자석(23a,23b)이 상기 제1방향 및 상기 제2방향으로 순차적으로 엇갈리게 배치됨으로 이해함이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제1방향 및 상기 제2방향으로 순차적으로 엇갈리게 배치된 각 상기 영구자석(23a,23b) 사이에 상기 테이퍼고정부(24)가 규칙적인 배열로 배치됨이 바람직하다. 이를 통해, 순차 배치된 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24) 간 결합된 전체 형상이 중공형 원주 형상으로 형성될 수 있다.

따라서, 상기 영구자석부(23)가 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 외측에 원주방향을 따라 규칙적이고 균일한 분포로 배치될 수 있다. 이를 통해, 축방향 일측에서 타측으로 갈수록 삼각형 형상으로 원주방향 길이가 협소화된 각 상기 영구자석의 배치방향이 상기 요크몸체부(22)의 외주를 따라 순차적으로 엇갈리게 배치된다. 이에 따라, 유도전력의 발생시 자력 밸런스가 유지되며 노이즈가 최소화되므로 과전류 발생 가능성이 감소되어 내구성이 개선될 수 있다.

한편, 상기 요크몸체부(22)의 축방향 양단부에는 중공형 원판 형상으로 비자성체의 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)가 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)는 SUS 재질 등의 비자성체로 구비될 수 있다.

그리고, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)에는 원주방향을 따라 복수개의 결합홀(41b,41d)이 각각 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 요크몸체부(22)에는 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 각 상기 결합홀(41b,41d)과 나사 체결되도록 상기 결합홀(41b,41d)의 위치에 대응되어 축방향으로 관통 또는 함몰된 체결공(22b)이 형성됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c) 사이에 반경방향 외측에 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 결합된 상기 요크몸체부(22)가 배치되어 상호간 나사 체결됨에 따라 고정될 수 있다.

또한, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 외경은 상기 요크몸체부(22)의 외경보다 크게 구비됨이 바람직하다. 더욱이, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 외경은 상기 요크몸체부(22)의 외주를 감싸며 배치된 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 외경과 실질적으로 대응되어 구비됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 원주방향 외주면이 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 원주방향 외주면과 실질적으로 연속적인 프로파일로 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)에 의해 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 축방향 양측으로 이탈됨이 미연에 방지되므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다.

그리고, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 반경방향 내측에 형성된 중공은 상기 회전축부(21)의 외경에 실질적으로 대응되는 크기로 각각 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 회전로터부(20)의 전체 부피가 감소되도록 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 각 중공이 각 상기 스토퍼단턱(22c,22d)에 삽입되어 밀착 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 축방향 외면과 각 상기 스토퍼단턱(22c,22d)의 축방향 외면이 실질적으로 연속적인 프로파일로 형성될 수 있다.

여기서, 개별 구비되어 상호간 결합되던 종래와 달리, 각 상기 스토퍼단턱(22c,22d)은 상기 요크몸체부(22)의 내측단으로부터 일체로 연장 돌설되어 형성됨이 바람직하다. 또한, 개별 구비된 스토퍼단턱의 축방향 각 외측에 결합되던 종래와 달리, 중공형으로 구비된 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)가 각 상기 스토퍼단턱(22c,22d)에 삽입되어 밀착 배치됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 축방향 폭에 대응되는 길이만큼 축방향 전체 길이가 감소됨에 따라 상기 회전로터부(20)의 전체 부피가 현저히 감소되어 경량화될 수 있다. 따라서, 중공형으로 구비된 비자성체의 제1스토퍼링부(41a) 및 제2스토퍼링부(41c)가 상기 요크몸체부(22)의 축방향 양단부의 내측단으로부터 연장 돌설된 스토퍼단턱(22c,22d)에 삽입되는 컴팩트한 구성으로 구비된다. 이에 따라, 상기 회전로터부(20) 및 상기 스테이터부(30)의 부피가 종래에 비해 감소됨에 따라 소형화 및 경량화되므로 발전성능 및 경제성이 현저히 개선될 수 있다.

또한, 상기 전동 및 발전용 회전구동장치(100)가 소형화 및 경량화되어 전력공급차량에 적재되면 상기 전력공급차량에 추가적인 장비 적재가 가능하다. 더욱이, 상기 전력공급차량이 소형화되면 산간지방 등의 좁고 험준한 지형에서도 운용 가능하므로 상기 전력공급차량의 활용성이 개선될 수 있다.

그리고, 도 4를 참조하면, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 반경방향 외측 테두리에는 상기 요크몸체부(22)측으로 연장 돌설되는 제1연장돌기(41e) 및 제2연장돌기(41c)가 각각 형성될 수 있다.

상세히, 상기 제1연장돌기(41e) 및 상기 제2연장돌기(41c)는 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 제2스토퍼링부(41c)의 반경방향 외주부로부터 상기 요크몸체부(22)에 대향되는 축방향으로 각각 단턱지게 절곡 연장되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 축방향 양단부에는 상기 제1연장돌기(41e) 및 상기 제2연장돌기(41c)와 형합되도록 단턱형합부(23c,23d)가 각각 형성될 수 있다.

상세히, 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 반경방향 외곽측 축방향 길이는 반경방향 내측 축방향 길이보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 축방향 양단부에 각 상기 단턱형합부(23c,23d)가 단턱지게 형성될 수 있다.

이를 통해, 각 연장돌기(41e,41c)가 각 상기 단턱형합부(23c,23d)에 형합됨에 따라 상기 회전축부(21)를 기준으로 회전시 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 분리되어 반경방향 외측으로 이탈됨이 미연에 방지될 수 있다.

따라서, 상기 제1연장돌기(41e) 및 상기 제2연장돌기(41c)에 의해 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 이탈이 방지되므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다. 더욱이, 상기 영구자석부(23)가 상기 테이퍼고정부(24)에 밀착 커버되며 각 상기 연장돌기(41e,41c)가 각 상기 단턱형합부(23c,23d)에 형합되는 이중 이탈 방지 구조로 내구성이 현저히 개선될 수 있다.

또한, 경우에 따라 상호간 접착력이 증가되도록 각 상기 단턱형합부(23c,23d)와 상기 제1연장돌기(41e) 및 상기 제2연장돌기(41c) 사이에는 에폭시 수지가 주입되어 경화될 수도 있다.

한편, 상기 회전로터부(20)는, 상기 회전축부(21)의 타측을 감싸며 배치되되 상기 회전축부(21)의 회전시 일체로 회전되며 반경방향 내측에 전압조절코일(26)이 연결되는 상기 전자석부(25)를 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 요크몸체부(22)는 상기 회전축부(21)의 일측을 감싸며 배치되고, 상기 전자석부(25)는 상기 회전축부(21)의 외주 타측을 감싸며 배치될 수 있다. 즉, 상기 요크몸체부(22) 및 상기 전자석부(25)는 탠덤형으로 배치될 수 있다.

이에 따라, 상기 엔진부(10)에 연결된 상기 회전축부(21)가 회전됨에 따라 상기 영구자석부(23)가 반경방향 외주에 배치된 상기 요크몸체부(22)와 상기 전자석부가(25)가 동시에 회전될 수 있다. 이를 통해, 상기 스테이터부(30)에 상기 영구자석부(23) 및 상기 전자석부(25)에 의해 발생되는 각각의 자계가 상호간 간섭받지 않으며 발생되고, 상기 전자석부(25)에 의해 선택적으로 출력 교류전압의 세기가 조절될 수 있다.

또한, 상기 제1스토퍼링부(41a)는 상기 회전로터부(20) 및 상기 전자석부(25) 사이에 배치됨으로 이해함이 바람직하다. 이때, 상기 제1스토퍼링부(41a) 및 상기 전자석부(25)는 나사 체결 방식 등으로 상호간 결합될 수 있으며, 결합 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라, SUS 재질 등의 비자성체로 구비된 상기 제1스토퍼링부(41a)에 의해 상기 영구자석부(23) 및 상기 전자석부(25)가 상호간 절연되므로 작동정밀성이 현저히 개선될 수 있다.

그리고, 도 2 내지 도 4을 참조하면, 상기 전자석부(25)는 제1전자석몸체(25a), 제2전자석몸체(25b), 그리고 상기 전압조절코일(26)이 연결된 전자석(25c)을 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 제1전자석몸체(25a)는 상기 요크몸체부(22)에 인접한 위치에 배치되되 상기 제1스토퍼링부(41a)와 결합될 수 있다. 또한, 상기 제2전자석몸체(25b)는 상기 제1전자석몸체(25a)의 축방향 외측에 상호간 대향되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)는 상기 전압조절코일(26)에 전류가 인가됨에 따라 착자되도록 철 등의 강자성체 재질로 구비될 수 있다.

그리고, 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)는 중공형 원판으로 각각 구비된 링부와, 상기 링부의 외곽으로부터 상호간 대향되는 방향으로 각각 복수개소 연장 돌설된 삼각돌기(25d,25e)를 각각 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 링부는 제1링부 및 제2링부를 포함하며, 상기 삼각돌기(25d,25e)는 상기 제1삼각돌기(25d) 및 상기 제2삼각돌기(25e)를 포함함이 바람직하다.

여기서, 각 상기 제1삼각돌기(25d) 및 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)의 각 상기 링부 반경방향 외측으로부터 단부측으로 갈수록 원주방향 양측이 협소화되며 형성될 수 있다. 즉, 각 상기 제1삼각돌기(25d) 및 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 삼각형 또는 사다리꼴 형태로 형성됨으로 이해함이 바람직하다.

또한, 상기 제1삼각돌기(25d) 및 상기 제2삼각돌기(25e)는 각 상기 링부의 반경방향 외측으로부터 상호간 대향되는 방향으로 각각 연장 돌설되되 기설정된 간격을 두고 각각 복수개소 형성됨이 바람직하다.

그리고, 도 2를 참조하면, 상기 제1삼각돌기(25d) 및 상기 제2삼각돌기(25e)는 각각 동일한 기설정된 간격을 두고 복수개소 형성되되, 상호간 대향되는 간극에 교차되며 삽입 배치됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 제1삼각돌기(25d)는 각 상기 제2삼각돌기(25e)의 원주방향 사이에 형성된 간극으로 삽입 배치됨과 동시에, 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 각 상기 제1삼각돌기(25d)의 원주방향 사이에 형성된 간극으로 삽입 배치됨이 바람직하다. 여기서, 각 상기 제1삼각돌기(25d) 및 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 상호 교번되며 배치되되, 상호간 기설정된 축방향 이격거리가 유지되며 배치됨이 바람직하다.

또한, 각 상기 링부에 형성된 중공은 상기 회전축부(21)의 외경에 실질적으로 대응되는 크기로 형성됨이 바람직하다. 또한, 각 상기 링부의 내측단에는 링형으로 구비된 상기 전자석(25c)의 내주와 끼움 결합되도록 상호간 대향되는 방향으로 연장 돌설된 연장링부가 각각 형성될 수 있다. 이때, 상기 연장링부는 제1연장링부 및 제2연장링부를 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)에 각각 형성된 각 상기 연장링부가 상호간 접촉되되, 각 상기 제1삼각돌기(25d) 및 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 상호간 기설정된 축방향 이격거리가 유지되며 배치될 수 있다.

한편, 상기 전자석(25c)은 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)의 사이에 배치되어 상기 전압조절코일(26)에 연결됨이 바람직하다. 여기서, 상기 전자석(25c)은 중공형 원주 형상으로 형성되되, 내경이 각 상기 연장링부의 외경에 실질적으로 대응되는 크기로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 전자석(25c)의 외주에는 원주방향을 따라 상기 전압조절코일(26)이 권선될 수 있다. 이때, 상기 전압조절코일(26)은 상기 전자석(25c)의 외주와 내주를 감싸며 권선될 수 있으며, 상기 전자석(25c)의 외주에 원주방향을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 권선될 수도 있다. 이때, 상기 전자석(25c)은 강자성체 재질로 개별 구비되어 표면에 상기 전압조절코일(26)이 권선될 수 있으며, 경우에 따라 코일이 다중 권선되어 형성된 집합체로 구비될 수도 있다.

여기서, 상기 전압조절코일(26)은 선택적으로 전류 흐름을 순방향 및 역방향 중 어느 하나로 변환하는 극성변환부(62)에 회로 연결되며, 상기 극성변환부(62)는 제어부(61)에 회로 연결될 수 있다.

이에 따라, 순방향 및 역방향 중 어느 한방향의 전류가 상기 전압조절코일(26)에 인가되어 상기 전자석부(25)의 극성방향이 선택적으로 조절됨에 따라 상기 스테이터부(30)에 발생되는 유도전력의 세기가 자동 조절될 수 있다.

따라서, 상기 영구자석부(23)가 상기 엔진부(10)에 연동되어 상기 엔진부(10)의 회전속도에 대응되어 회전됨에 따라 상기 스테이터부(30)에서 교류전압이 발생될 수 있다. 이때, 상기 영구자석부(23)에 의해 발생된 교류전압이 상기 엔진부(10)의 회전속도와 관계없이 기설정치로 유지되도록 상기 전자석부(25)의 극성방향이 자동 조절되어 상기 스테이터부(30)에 발생되는 교류전압이 조절될 수 있다.

한편, 상기 전자석부(25)의 축방향 외측단에는 중공형 원판 형상으로 비자성체의 제3스토퍼링부(42a)가 구비되되, 상기 제3스토퍼링부(42a)는 SUS 재질로 구비될 수 있다.

여기서, 상기 제3스토퍼링부(42a)의 축방향 외측에는 상기 제어부(61), 상기 극성변환부(62), 카본브러쉬(27)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 카본브러쉬(27)는 상기 전압조절코일(26) 및 상기 극성변환부(62)의 사이에 회로 연결되며 배치될 수 있다. 이를 통해, 구조 및 회로가 복잡하고 코어가공시 연마가 필요해 단가가 높고 고장의 리스크가 높은 브러쉬리스 구조 대신에 상기 카본브러쉬(27)가 구비되므로 단가가 절감되어 경제성이 개선될 수 있다.

그리고, 상기 제3스토퍼링부(42a)의 외주에는 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 반경방향 외측으로 확장 형성되는 복수개의 냉각핀(43)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 냉각핀(43)의 단부측을 연결하는 가상의 외경이 상기 스테이터부(30)의 내경 미만으로 형성됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제3스토퍼링부(42a)의 외주에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 반경방향 외측으로 확장 형성되는 복수개의 상기 냉각핀(43)이 구비됨에 따라 발열을 위한 접촉면적이 증가되므로 냉각성능이 현저히 개선될 수 있다.

그리고, 상기 제3스토퍼링부(42a) 및 상기 전자석부(25) 사이에는 중공형 단열시트부(44)가 더 구비될 수 있다. 여기서, 상기 단열시트부(44)의 내경은 상기 회전축부(21)의 외경에 실질적으로 대응되는 크기로 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 단열시트부(44)의 외경은 상기 제2전자석몸체(25b) 및 상기 제3스토퍼링부(42a)의 외경에 대응되어 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 단열시트부(44)는 단열성이 우수한 합성수지 재질 등으로 구비될 수 있다. 이때, 상기 전자석부(25) 및 상기 단열시트부(44) 및 상기 제3스토퍼링부(42a)는 나사 체결 등의 방식으로 상호간 결합될 수 있다.

이에 따라, 상기 전자석부(25)의 구동에 따라 발생되는 열이 상기 단열시트부(44)에 의해 1차로 차단되되 상기 제3스토퍼링부(42a)로 전이된 열이 접촉면적이 증가된 상기 냉각핀(43)을 통해 신속하게 배출될 수 있다. 이를 통해, 상기 제3스토퍼링부(42a)의 축방향 외측에 배치된 상기 제어부(61), 상기 극성변환부(62), 카본브러쉬(27)의 과열에 따른 고장이 미연에 방지되므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다.

한편, 상기 스테이터부(30)는 코어부(30a), 유도코일(31), 제1커버부(30b), 제2커버부(30c)를 포함함이 바람직하다. 그리고, 상기 코어부(30a)는 상기 회전로터부(20)의 반경방향 외측에 상기 회전로터부(20)를 감싸며 중공형으로 구비되되 상호간 기설정된 이격 거리를 두고 배치됨이 바람직하다.

이때, 상기 코어부(30a)는 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24) 및 상기 전자석부(25)의 외주를 감싸며 배치되되 규소강판 등으로 구비된 다수의 중공형 적층판들로 적층되어 형성될 수 있다.

여기서, 상기 코어부(30a)의 축방향 길이는 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24) 및 상기 전자석부(25)를 포함하는 상기 회전로터부(20)의 축방향 길이에 대응되어 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 코어부(30a)의 내경은 상기 회전로터부(20)의 외경을 초과하도록 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 코어부(30a)의 축방향 중앙부에는 외주 및 내주가 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 구획부가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 구획부를 기준으로 축방향 일측의 반경방향 내측에는 상기 요크몸체부(22), 상기 영구자석부(23), 상기 테이퍼고정부(24)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 구획부를 기준으로 축방향 타측의 반경방향 내측에는 상기 전자석부(25)가 배치될 수 있다.

그리고, 상기 유도코일(31)은 상기 회전로터부(20)가 회전됨에 따라 유도자계가 형성되도록 상기 코어부(30a)에 권선됨이 바람직하다. 이때, 상기 유도코일(31)은 3상 코일로 권선됨이 가장 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 유도코일(31)은 상기 구획부를 기준으로 분할되어 축방향 일측 및 타측에 각각 권선될 수 있다. 이에 따라, 상기 영구자석부(23)에 의해 발생되는 유도 자계와 상기 전자석부(25)에 의해 발생되는 유도 자계가 상호간 영향을 주지않고 구분되어 발생될 수 있다.

이에 따라, 상기 영구자석부(23)가 상기 엔진부(10)에 연동되어 상기 엔진부(10)의 회전속도에 대응되어 회전됨에 따라 상기 스테이터부(30)에서 교류전압이 발생될 수 있다. 또한, 상기 영구자석부(23)에 의해 발생된 교류전압이 상기 엔진부(10)의 회전속도와 관계없이 기설정치로 유지되도록 상기 전자석부(25)의 극성방향이 자동 조절되어 상기 스테이터부(30)에 발생되는 교류전압이 조절될 수 있다.

그리고, 상기 제1커버부(30b) 및 상기 제2커버부(30c)는 상기 코어부(30a)의 축방향 양측에 각각 배치되어 상호간 결합됨이 바람직하다. 상세히, 상기 제1커버부(30b)는 상기 전자석부(25)에 인접한 상기 코어부(30a)의 단부측에 배치되되, 일측이 개구된 원주 형상으로 구비되며 상기 코어부(30a)의 외경과 대응되는 외경으로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 제1커버부(30b)의 반경방향 중앙부는 상기 회전축부(21)의 커버캡(21a)과 이격 배치되도록 상기 회전축부(21)의 타측방향으로 돌설 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1커버부(30b) 및 상기 커버캡(21a)이 이격되어 상기 스테이터부(30) 내부에 배치된 상기 회전축부(21) 및 상기 영구자석부(23) 및 상기 전자석부(25)가 회전될 수 있다.

그리고, 상기 제1커버부(30b) 및 상기 제3스토퍼링부(42a) 사이에는 중공형 비자성체의 연결매개부(42b) 및 슬립링부(42c)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 연결매개부(42b)는 SUS 등의 비자성체 재질로 구비될 수 있다.

여기서, 상기 연결매개부(42b)는 중공형 원주 형상으로 구비되되, 외경이 상기 제3스토퍼링부(42a) 내경 미만으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제3스토퍼링부(42a)에 인접한 상기 연결매개부(42b)의 축방향 내측단부에는 반경방향 내측으로 단턱지게 안착단턱이 확장 형성될 수 있다.

여기서, 상기 연결매개부(42b)의 일단부 및 상기 제3스토퍼링부(42a) 사이는 상기 제어부(61), 상기 극성변환부(62), 상기 카본브러쉬(27)가 배치되도록 기설정된 간격으로 이격 배치될 수 있다.

그리고, 상기 연결매개부(42b)의 축방향 외측 외주에는 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 반경방향 외측으로 확장되는 확장연결부가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 확장연결부에는 상기 제1커버부(30b)와의 연결을 위한 연결홀이 관통 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 연결매개부(42b) 및 상기 제1커버부(30b)가 나사 체결되어 결합될 수 있다.

이에 따라, 상기 연결매개부(42b)가 상기 제1커버부(30b) 및 상기 제3스토퍼링부(42a) 사이에 배치됨에 따라 상기 회전로터부(20)의 축방향 타측으로의 이탈이 방지될 수 있다.

한편, 상기 슬립링부(42c)는 중공형 원주 형상으로 구비되되, 전도성이 우수한 금속 등으로 구비될 수 있다. 그리고, 상기 슬립링부(42c)에는 축방향 일단부, 중앙부, 타단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장 형성된 확장슬립부가 각각 형성될 수 있다. 또한, 각 상기 확장슬립부 사이에 한 쌍의 상기 카본브러쉬(27)가 각각 삽입 및 접촉되도록 제1공간부 및 제2공간부가 형성될 수 있다.

여기서, 각 상기 확장슬립부 사이에는 한 쌍으로 구비된 상기 카본브러쉬(27)가 각각 삽입되어 접촉될 수 있으며, 상기 카본브러쉬(27)는 상기 극성변환부(62)에 각각 회로 연결되며 배치될 수 있다. 이때, 상기 극성변환부(62)에 연결된 회로의 일단측이 상기 카본브러쉬(27) 중 어느 하나에 연결될 수 있으며, 상기 극성변환부(62)에 연결된 회로의 타단측이 상기 카본브러쉬(27) 중 다른 하나에 연결될 수 있다.

또한, 상기 슬립링부(42c)는 상기 카본브러쉬(27) 및 상기 전압조절코일(26)의 상호간 연결을 매개함이 바람직하다. 상세히, 상기 카본브러쉬(27) 중 어느 하나는 상기 전압조절코일(26)의 일단에 연결되고, 상기 카본브러쉬(27) 중 다른 하나는 상기 전압조절코일(26)의 타단에 연결될 수 있다.

이에 따라, 상기 제어부(61)에 회로 연결된 상기 극성변환부(62)에 각 상기 카본브러쉬(27)가 회로 연결되고, 각 상기 카본브러쉬(27)가 상기 슬립링부(42c)에 연결됨에 따라 통전되어 상기 전압조절코일(26)과 회로 연결될 수 있다.

그리고, 상기 슬립링부(42c)의 배치 위치에 대응된 상기 회전축부(21)의 축방향 타측 외주가 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 함몰 형성되어 상기 회전축부(21)의 축방향 중앙측 외경보다 작게 형성됨에 따라 단턱지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 슬립링부(42c)의 중공 내경은 상기 회전축부(21)의 축방향 타측을 감싸며 배치되도록 상기 회전축부(21)의 축방향 타측 외경에 대응되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 슬립링부(42c)의 각 확장부의 외경은 상기 연결매개부(42b)의 내경 미만으로 형성되되 상기 연결매개부(42b)의 안착단턱 내경을 초과하도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 슬립링부(42c)가 상기 회전축부(21)에 회전에 연동되어 회전되되, 상기 슬립링부(42c)의 각 확장슬립부 사이에 삽입 및 접촉된 각 상기 카본브러쉬(27)가 고정된 상태로 접촉이 유지될 수 있다. 이를 통해, 상기 제어부(61), 상기 극성변환부(62), 상기 카본브러쉬(27), 상기 전압조절코일(26)이 상호간 회로 연결되어 통전되므로 상기 전자석부(25)의 극성 방향을 선택적으로 제어할 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 카본브러쉬(27) 대신에 브러쉬리스 구조의 전환부(미도시)가 구비되어 상기 슬립링부(43c)와 기설정된 거리로 이격되어 배치될 수도 있다.

한편, 상기 제2커버부(30c)는 상기 요크몸체부(22)에 인접한 상기 코어부(30a)의 단부측에 배치되되, 일측이 개구된 원주 형상으로 구비되며 상기 코어부(30a)의 외경과 대응되는 외경으로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제2커버부(30c)는 중공형으로 구비되되, 내경이 상기 회전축부(21)의 일단부 외경보다 미세하게 크게 형성될 수 있다. 이때, 경우에 따라 상기 제2커버부(30c)의 내주 및 상기 회전축부(21)의 일단부 사이에 베어링 등의 장치가 더 구비될 수도 있다.

이에 따라, 상기 코어부(30a), 상기 제1커버부(30b), 상기 제2커버부(30c)를 포함하는 상기 스테이터부(30) 내부에 상기 엔진부(10)에 연동된 상기 회전로터부(20)가 배치되어 회전될 수 있다.

한편, 도 7 내지 도 9을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 및 발전용 회전구동장치(100)는 엔진부(10), 발전부(200), 정류부(51), 측정부(52), 출력부(53), 배터리부(54), 제어부(61)를 더 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 엔진부(10)는 회전됨에 따라 구동력을 제공하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 엔진부(10)는 차량 또는 선박 등에 구비되는 엔진장치로 이해함이 바람직하며, 상기 엔진부(10)는 상기 전력공급차량에 설치된 엔진장치로 구비될 수도 있다. 그리고, 상기 엔진부(10)는 상기 회전축부(21)에 연결됨에 따라 상기 엔진부(10)의 구동력이 상기 회전축부(21)의 회전력으로 전환될 수 있다.

또한, 상기 발전부(200)는 상기 회전로터부(20)와, 상기 스테이터부(30)를 포함함이 바람직하며, 상기 회전로터부(20)의 회전축부(21)가 상기 엔진부(10)와 연결됨이 바람직하다. 이때, 상기 회전축부(21)가 회전되면 상기 요크몸체부(22), 상기 영구자석부(23), 상기 테이퍼고정부(24), 상기 전자석부(25)가 동시에 연동되어 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 엔진부(10)의 회전시 상기 회전로터부(20)가 동시에 회전되면 상기 스테이터부(30)의 코어부(30a)에 권선된 상기 유도코일(31)에 유도자계가 형성될 수 있다.

한편, 상기 정류부(51)는 일측이 상기 유도코일(31)과 일체로 연결되어 상기 유도코일(31)에서 발생된 교류전압을 직류전압으로 변환시키도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 정류부(51)는 정류기 회로 또는 마이크로프로세서칩 등으로 구비될 수 있으며, 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 구조라면 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 도 9를 참조하면, 상기 정류부(51)는 두 개의 다이오드가 직렬 연결된 회로가 세 쌍으로 구비되되 상호간 병렬 연결되며, 다이오드의 출력단측이 플러스전압단자로 구비되고 다이오드의 입력단측이 마이너스전압단자로 구비될 수 있다. 또한, 3상 코일로 구비되어 상기 코어부(30a)에 3개소로 권선된 상기 유도코일(31)이 직렬 연결된 각 상기 다이오드의 사이로 각각 회로 연결될 수 있다.

이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 상기 전자석부(25)가 회전됨에 따라 상기 유도코일(31)에 발생된 약 200V의 교류전압이 상기 정류부(51)에서 약 280V의 직류 전압으로 변환되어 출력될 수 있다.

한편, 상기 측정부(52)는 상기 정류부(51)에서 변환된 직류전압 및 전류를 측정하도록 상기 정류부(51)의 출력단에 연결되어 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 측정부(52)는 전압측정부와, 전류측정부를 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 전압측정부는 상기 정류부(51)의 플러스전압단자에 병렬 연결되어 구비될 수 있으며, 상기 전류측정부는 상기 정류부(51)의 플러스전압단자 및 마이너스전압단자에 직렬 연결되어 구비될 수 있다. 이때, 상기 측정부(52)는 상기 제어부(61)측으로 직류전압 및 전류 세기 신호를 송출하도록 상기 제어부(61)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(61)는 상기 측정부(52)로부터 측정된 직류전압 세기에 대응하여 상기 전자석부(25)의 극성방향을 선택적으로 전환하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 전동 및 발전용 회전구동장치(100)는 상기 측정부(52) 및 상기 배터리부(54) 사이에 과전류 발생시 전류 흐름이 차단되도록 회로 연결된 릴레이부(55)를 더 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 릴레이부(55)는 상기 측정부(52)의 출력단 및 상기 배터리부(54)의 입력단 사이에 연결되어 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 릴레이부(55)는 마이크로프로세서 칩으로 구비될 수 있으며, 각 소자간의 조합으로 구성되는 회로로 구비될 수도 있다. 여기서, 상기 릴레이부(55)가 회로 구성되는 경우, 상기 릴레이부(55)는 직류전원부(55a), 스위칭코일(55c), 제1스위치(55b), 제2스위치(55d)를 포함할 수 있다.

상세히, 상기 릴레이부(55)는 별도로 구비되어 직류 전원을 공급하는 직류전원부(55a)와, 상기 직류전원부(55a)의 일단에 회로 연결된 제1스위치(55b)와, 상기 제1스위치(55b) 및 상기 직류전원부(55a)의 타단 사이에 회로 연결된 스위칭코일(55c)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 스위칭코일(55c)은 별도로 구비된 유도전자석(미도시)을 감싸며 구비될 수도 있다.

또한, 상기 릴레이부(55)는 상기 스위칭코일(55c)과 기설정된 간격으로 이격 배치되어 상기 스위칭코일(55c)의 착자 상태에 대응되어 스위칭되되 상기 정류부(51) 내지 상기 측정부(52)의 출력단 및 상기 배터리부(54)의 입력단 사이의 연결을 매개하는 제2스위치(55d)를 포함할 수 있다.

여기서, 도 11을 참조하면, 상기 유도코일(31)에서 발생된 교류전압이 상기 정류부(51)에서 직류전압으로 변환됨에 따라 상기 측정부(52)의 전류측정부에서 직류전압에 의한 직류전류가 측정됨이 바람직하다(s20). 그리고, 상기 제어부(61)는 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전류 세기가 기설정된 전류값을 초과되는지 비교 판단함이 바람직하다(s21).

이때, 상기 제어부(61)는 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전류 세기가 기설정된 전류값을 초과하면 전류흐름이 차단되도록 상기 제1스위치(55b)에 오프 신호를 송신 제어함이 바람직하다(s22).

여기서, 상기 제1스위치(55b)가 오프되면 상기 스위칭코일(55c)이 통전되지 않아 착자되지 않으므로 상기 스위칭코일(55c)의 착자상태에 대응되어 스위칭되는 상기 제2스위치(55d)가 오프 상태로 전환될 수 있다. 이에 따라, 상기 측정부(52)의 출력단 및 상기 배터리부(54)의 입력단 사이의 연결을 매개하는 제2스위치(55d)가 오프되므로 직류전류 세기가 기설정된 전류값을 초과하면 전류 흐름이 차단될 수 있다.

그리고, 상기 제어부(61)는 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전류 세기가 기설정된 전류값 미만이면 상기 제1스위치(55b)에 온 신호를 송신 제어함이 바람직하다(s23). 이때, 상기 제1스위치(55b)가 온되면 상기 스위칭코일(55c)이 착자되어 인력이 발생됨에 따라 상기 제2스위치(55d)가 상기 스위칭코일(55c) 측으로 이동되어 온 상태로 전환될 수 있다.

이에 따라, 상기 측정부(52)의 출력단 및 상기 배터리부(54)의 입력단 사이의 연결을 매개하는 제2스위치(55d)가 온되므로 직류전류 세기가 기설정된 전류값 미만이면 전류 흐름이 유지될 수 있다.

따라서, 상기 릴레이부(55)의 제1스위치(55b)가 상기 제어부(61)에 의해 오프된다. 이에 따라, 상기 정류부(51) 내지 상기 측정부(52) 및 상기 배터리부(54) 사이에 연결되어 스위칭되는 제2스위치가 오프되어 과전류 발생시 전류흐름이 신속히 차단된다. 이를 통해, 상기 배터리부(53)의 고장이 미연에 방지되어 안전성이 현저히 개선되며, 상기 정류부(51)로부터 출력되는 직류 전류 흐름의 균질성이 제공될 수 있다.

한편, 상기 배터리부(54)는 상기 정류부(51)에서 정류된 직류전압에 의한 전기에너지를 저장하도록 적어도 하나 이상의 배터리로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 배터리부(54)는 상기 측정부(52)의 출력단에 연결된 상기 릴레이부(55)의 출력단측에 회로 연결되며, 상기 출력부(53)의 입력단에 회로 연결되어 구비될 수 있다. 이때, 상기 플러스전압단자 및 상기 마이너스전압단자에 대응되어 상기 배터리부(54)의 입력단 및 출력단이 각각 한 쌍으로 구비됨으로 이해함이 바람직하다.

여기서, 상기 배터리부(54)는 리튬 계열 전지로 구비될 수 있으며, 상기 리튬 계열 전지는 리튬 이온, 리튬 망간, 리튬 니켈, 리튬 코발트, 리튬 인산철 중 어느 하나로 구비된 전지로 이해함이 바람직하다. 또한, 경우에 따라 상기 배터리부(54)는 상용 전원에 연결되어 충전 가능하도록 구비될 수도 있다. 즉, 상기 배터리부(54)는 상기 발전부(200)에 의해 생산된 전력을 통해 충전될 수 있으며, 경우에 따라 상용 전원에 연결되어 충전될 수도 있다.

한편, 상기 출력부(53)는 상기 전동 및 발전용 회전구동장치(100)가 전력공급차량에 탑재되는 경우에 구비될 수 있으며, 상기 배터리부(54)에 저장된 전기에너지를 전기 자동차 등의 충전대상체에 공급하기 위해 구비될 수 있다.

그리고, 상기 출력부(53)는 상기 정류부(51)에서 정류된 직류전압을 상기 충전대상체에 공급하도록 상기 배터리부(54)의 출력단에 연결될 수 있다. 이때, 상기 플러스전압단자 및 상기 마이너스전압단자에 대응되어 상기 출력부(53)의 입력단 및 출력단이 각각 한 쌍으로 구비됨으로 이해함이 바람직하다.

또한, 상기 충전대상체라 함은 전력을 공급하기 위해 전기 자동차에 구비된 인렛단자를 포괄하는 개념으로 이해함이 바람직하다. 이때, 상기 출력부(53)의 출력단은 상기 인렛단자와 대응되는 형상으로 구비된 커플러단자로 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 출력부(53)의 출력단이 상기 충전대상체에 연결됨에 따라 상기 발전부(200)에 의해 생산된 전력이 충전 대상 전기 자동차로 공급될 수 있다.

한편, 상기 전동 및 발전용 회전구동장치(100)는 상기 배터리부(54)에 연결되어 상기 배터리부(54)에 과충전 및 방전 방지, 과전류 차단, 단락보호 기능을 제공하는 비엠에스부(56)를 더 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 비엠에스부(56)는 상기 배터리부(54)의 전압, 전류, 온도, 압력 등의 배터리정보를 감지하는 센싱부를 포함함이 바람직하다.

또한, 상기 비엠에스부(56)는 상기 배터리부(54)에 연결되되 상기 센싱부를 통해 감지된 상기 배터리정보를 기반으로 상기 배터리부(54)가 보호되도록 전기적으로 자동 제어하는 배터리관리부를 포함함이 바람직하다.

상세히, 상기 비엠에스부(56)의 센싱부는 상기 상기 측정부(52)의 상기 전압측정부 및 상기 전류측정부와 유/무선 통신으로 연결되어 상기 배터리부(54)의 유입단으로 공급되는 전압 및 전류 정보가 수신될 수 있다.

더욱이, 상기 센싱부는 배터리정보의 수집을 위해 온도센서, 압력센서 등의 복수개의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 센싱부는 상기 배터리부(54)의 전기에너지 충전잔량 파악을 위해 별도의 전압 및 전류 측정센서를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 비엠에스부(56)의 배터리관리부는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 구비되되, 상기 센싱부와 회로 연결되며, 상기 제어부(61)와 유/무선 중 어느 하나의 방식으로 통신 연결될 수 있다.

또한, 상기 배터리관리부는 상기 센싱부를 통해 측정된 상기 배터리정보를 기반으로 상기 배터리부(54)의 과충전 및 방전 방지, 과전류 차단, 단락보호 기능을 실시간 제공함이 바람직하다.

상세히, 상기 배터리관리부는 플러스배터리단자 및 마이너스배터리단자가 구비되어 상기 배터리부(54)에 각각 연결될 수 있다. 이때, 상기 플러스배터리단자 및 상기 마이너스배터리단자는 상기 플러스전압단자 및 상기 마이너스전압단자 전기적으로 단락된 상태로 이해함이 바람직하다.

여기서, 상기 배터리관리부는 FET(Field-Effect Transistor) 등의 트랜지스터로 구비된 제3스위치에 연결될 수 있다. 이때, 상기 제3스위치는 상기 정류부(51)의 출력단 및 상기 배터리부(54)의 입력단 사이에 선택적으로 회로가 단락 가능하도록 배치될 수 있다.

그리고, 상기 센싱부를 통해 측정된 상기 배터리부(54)의 전압이 기설정범위를 초과하거나 미달되는 경우 상기 제3스위치가 단락되도록 상기 배터리관리부가 자동 제어될 수 있다.

또한, 상기 센싱부를 통해 측정된 상기 배터리부(54)의 전류, 온도, 압력 중 적어도 어느 하나가 각각의 기설정값을 초과하는 경우 상기 제3스위치가 단락되도록 상기 배터리관리부가 자동 제어될 수 있다.

이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 배터리관리부가 상기 제어부(61)와는 별도로 구비됨으로 설명되나, 경우에 따라 상기 배터리관리부 및 상기 제어부(61)가 통합되어 일체로 구비될 수도 있다. 또한, 상기 제3스위치가 상기 릴레이부(55)의 제2스위치(55d)와 개별 구비됨으로 설명되나, 경우에 따라 상기 제3스위치가 상기 제2스위치(55d)와 통합되어 일체로 구비될 수도 있다.

이에 따라, 상기 배터리부(54)에 연결된 상기 베임에스부(56)를 통해 상기 배터리부(54)의 과충전 및 방전 방지, 과전류 차단, 단락보호 기능을 제공되므로 안전성이 현저히 개선될 수 있다.

따라서, 상기 전자석부(25), 상기 릴레이부(55), 상기 비엠에스부(56)에 의해 상기 배터리부(54)의 충전용량이 기설정범위로 유지됨과 동시에 과전류의 유입이 미연에 방지되며 자동 제어되는 다중 안전구조로 상기 배터리부(54)의 과열, 방전 등이 예방되므로 안전성이 현저히 개선될 수 있다.

또한, 경우에 따라 상기 배터리부(54)는 모니터부(미도시)에 연결되어 상기 배터리부(54)의 전압, 온도, 압력, 입출력상태, 충방전상태 등이 표시될 수 있다.

한편, 상기 제어부(61)는 상기 측정부(52)에서 발전된 전압을 기설정치와 비교하여 선택적으로 상기 전압조절코일(26)에 순방향 및 역방향 중 어느 한 방향으로 전류를 인가하도록 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 전압조절코일(26)은 상기 정류부(51)에서 정류된 직류전압이 기설정치로 유지되도록 선택적으로 전류 흐름을 순방향 및 역방향 중 어느 하나로 변환하는 극성변환부(62)에 회로 연결됨이 바람직하다.

또한, 상기 극성변환부(62)는 별도로 구비된 직류공급부에 회로 연결되며, 상기 직류공급부로부터 공급된 전류 방향이 선택적으로 제어되도록 상기 제어부(61)에 신호 연결됨이 바람직하다.

물론, 경우에 따라 상기 극성변환부(62)가 상기 배터리부(54) 또는 상기 직류전원부(55a)에 연결될 수도 있다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 배터리부(54), 상기 직류전원부(55a), 상기 직류공급부가 개별 구비됨으로 설명되나, 일체로 구비되는 경우도 본 발명의 권리범위에 포함됨으로 이해함이 바람직하다..

그리고, 상기 극성변환부(62)는 동일한 반도체 스위칭소자를 4개 이용하여 구성한 브릿지회로로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 극성변환부(62)는 동일한 반도체 스위칭소자인 제1스위칭소자, 제2스위칭소자, 제3스위칭소자, 제4스위칭소자를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1스위칭소자, 상기 제2스위칭소자, 상기 제3스위칭소자, 상기 제4스위칭소자의 각 일측 노드에는 다이오드의 출력단과, 트랜지스터소자의 입력단이 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1스위칭소자, 상기 제2스위칭소자, 상기 제3스위칭소자, 상기 제4스위칭소자의 각 타측 노드에는 상기 다이오드의 입력단과, 상기 트랜지스터소자의 출력단이 연결될 수 있다. 이때, 각 상기 트랜지스터소자는 상기 제어부(61)에 각각 신호 연결될 수 있다.

그리고, 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자의 일측 노드는 병렬 연결되어 상기 직류공급부의 플러스단에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제3스위칭소자 및 상기 제4스위칭소자의 타측 노드는 병렬 연결되어 상기 직류공급부의 플러스단에 연결될 수 있다

더욱이, 상기 제1스위칭소자의 타측 노드 및 상기 제3스위칭소자의 일측 노드는 상호간 연결되되 상기 카본브러쉬(27) 중 어느 하나에 병렬로 연결됨에 따라 상기 전압조절코일(26)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2스위칭소자의 타측 노드 및 상기 제4스위칭소자의 일측 노드는 상호간 연결되되 상기 카본브러쉬(27) 중 다른 하나에 병렬로 연결됨에 따라 상기 전압조절코일(26)의 타단에 연결될 수 있다.

여기서, 상기 전압조절코일(26)의 일단에서 타단으로의 전류 흐름이 순방향으로 형성되고, 상기 전압조절코일(26)의 타단에서 일단으로의 전류 흐름이 역방향으로 형성됨으로 이해함이 바람직하다. 이때, 순방향 및 역방향은 전류의 방향을 특정하기 위해 서술되는 것으로 이해함이 바람직하며 방향이 상호간 전환되는 경우도 본 발명의 권리범위에 포함됨으로 이해함이 바람직하다.

한편, 도 10을 참조하면, 상기 유도코일(31)에서 발생된 교류전압이 상기 정류부(51)에서 직류전압으로 변환됨이 바람직하다(s10). 또한, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치를 초과하는지 비교 판단함이 바람직하다(s11).

여기서, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치를 초과하는 경우 상기 제어부(61)가 상기 전압조절코일(26)에 역방향 전류를 인가함이 바람직하다(s12). 예컨대, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치인 200V를 초과하면 상기 전압조절코일(26)을 통과하는 전류 흐름이 역방향으로 자동 제어됨에 따라 직류전압이 200V에 근접하게 복귀될 수 있다.

이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 상기 유도코일(31)간에 발생되는 전압 및 전류 방향과 상기 전자석부(25) 및 상기 유도코일(31)간에 발생되는 전압 및 전류 방향이 상호간 반대방향으로 형성되어 유도전력이 감쇄될 수 있다.

또한, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치 미만인 경우 상기 제어부가(61) 상기 전압조절코일(26)에 순방향 전류를 인가함이 바람직하다(s13). 예컨대, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치인 200V 미만이면 상기 전압조절코일(26)을 통과하는 전류 흐름이 순방향으로 자동 제어됨에 따라 직류전압이 200V에 근접하게 복귀될 수 있다.

이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 상기 유도코일(31)간에 발생되는 전압 및 전류 방향과 상기 전자석부(25) 및 상기 유도코일(31)간에 발생되는 전압 및 전류 방향이 상호간 동일방향으로 형성되어 유도전력이 보강될 수 있다.

따라서, 상기 스테이터부(30)에 발생되는 교류전압이 상기 엔진부(10)의 회전속도와 관계없이 기설정치로 유지되도록 상기 전자석부(25)의 극성방향이 상기 제어부(61) 및 상기 극성변환부(62)에 의해 자동 제어되므로 내구성 및 안전성이 현저히 개선될 수 있다.

그리고, 상기 제어부(61)는 충전 개시로부터 경과되는 시간을 측정하는 타이머부를 더 포함하되, 상기 타이머부로부터 측정된 시간측정값을 기반으로 상기 배터리부의 충전 완료시 충전 동작이 정지되도록 제어할 수 있다.

여기서, 상기 제어부(61)에는 상기 배터리부(54)의 충전 완료까지 소요되는 시간값이 기저장될 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리부(54)는 상기 타이머부로부터 측정된 시간측정값을 기반으로 충전 완료시 충전 동작이 정지되도록 제어되므로 과충전이 미연에 방지되어 안전성이 현저히 개선될 수 있다.

이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

10: 엔진부 20: 회전로터부
21: 회전축부 22: 요크몸체부
23: 영구자석부 24: 테이퍼고정부
25: 전자석부 26: 전압조절코일
30: 스테이터부 30a: 코어부
30b: 제1커버부 30c: 제2커버부
31: 유도코일 41a: 제1스토퍼링부
41c: 제2스토퍼링부 42a: 제3스토퍼링부
43: 확장핀 44: 단열시트부
51: 정류부 52: 측정부
53: 출력부 54: 배터리부
55: 릴레이부 56: 비엠에스부
61: 제어부 62: 극성변환부
100: 전동 및 발전용 회전구동장치 200: 발전부

Claims (10)

1. 바 형상으로 구비되어 회전 가능하게 배치된 회전축부;
   상기 회전축부의 외주 일측을 감싸며 배치되되 상기 회전축부의 회전시 일체로 회전되는 비자성체의 요크몸체부;
   상기 요크몸체부를 감싸며 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 배치되되, 회전시 반경방향 외측으로 이탈이 방지되도록 원주방향 양측이 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 확장되는 복수개의 영구자석을 포함하는 영구자석부;
   상기 영구자석의 원주방향 측면에 비자성체로 구비되되 상기 영구자석을 밀착 커버하도록 원주방향 양측이 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 축소되는 복수개의 테이퍼고정부;
   상기 회전축부의 외주 타측을 감싸며 배치되되 반경방향 내측에 전류 흐름을 순방향 및 역방향 중 어느 하나로 선택적으로 변환하는 극성변환부에 회로 연결된 전압조절코일이 연결되는 전자석부; 및
   상기 영구자석부, 상기 테이퍼고정부 및 상기 전자석부의 외주를 감싸도록 배치되되 축방향 일측의 반경방향 내측에는 상기 영구자석부가 배치되되 축방향 타측의 반경방향 내측에는 상기 전자석부가 배치되도록 축방향 중앙부에 구획부가 형성되는 코어부와, 유도자계가 형성되도록 상기 구획부를 기준으로 분할되어 상기 스테이터부의 축방향 일측 및 타측 코어부에 각각 권선되는 유도코일을 포함하는 스테이터부를 포함하되,
   상기 영구자석부 및 상기 전자석부 사이에 비자성체의 제1스토퍼링부가 배치되며,
   일측이 상기 유도코일과 일체로 연결되어 상기 유도코일에서 발생된 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부의 출력단에 연결되어 상기 정류부에서 변환된 직류전압 및 전류를 측정하는 측정부와, 상기 측정부의 출력단에 연결되어 상기 정류부에서 정류된 직류전압을 저장하는 배터리부와, 상기 측정부에서 발전된 전압을 기설정치와 비교하여 선택적으로 상기 전압조절코일에 순방향 및 역방향 중 어느 한 방향으로 전류를 인가하는 제어부를 더 포함하되,
   상기 정류부에서 정류된 직류전압이 기설정치로 유지되도록, 상기 측정부에서 측정된 직류전압이 기설정치를 초과하는 경우 상기 제어부가 상기 전압조절코일에 역방향 전류를 인가하고, 상기 측정부에서 측정된 직류전압이 기설정치 미만인 경우 상기 제어부가 상기 전압조절코일에 순방향 전류를 인가함을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 요크몸체부의 외주에는 반경방향 내측으로 함몰되는 복수개의 체결홈이 형성되며,
   상기 테이퍼고정부에는 상기 요크몸체부와 나사 체결됨에 따라 상기 영구자석부가 정렬 및 고정되도록 상기 체결홈의 위치에 대응되어 복수개소 관통홀이 관통 형성됨을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   각 상기 영구자석은 축방향 일측에서 타측으로 갈수록 원주방향 길이가 협소화되며 형성되고,
   상기 영구자석부 및 상기 테이퍼고정부의 결합된 전체 형상이 중공형 원주 형상이 되도록 원주방향으로 이격 배치된 각 상기 영구자석이 상기 요크몸체부의 외주에 제1방향 및 제2방향으로 순차적으로 엇갈리게 정렬 및 배치되되,
   각 상기 영구자석의 사이에 각 상기 테이퍼고정부가 밀착 커버되어 배치됨을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 요크몸체부의 축방향 타단부에는 중공형 원판 형상으로 비자성체의 제2스토퍼링부가 더 구비되되,
   상기 제1스토퍼링부 및 상기 제2스토퍼링부에는 원주방향을 따라 복수개의 결합홀이 각각 형성되며,
   상기 요크몸체부에는 상기 제1스토퍼링부 및 상기 제2스토퍼링부의 각 상기 결합홀과 나사 체결되도록 상기 결합홀의 위치에 대응되어 축방향으로 관통된 체결공이 형성됨을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1스토퍼링부 및 상기 제2스토퍼링부의 반경방향 외측 테두리에는 상기 요크몸체부측으로 연장 돌설되는 제1연장돌기 및 제2연장돌기가 각각 형성되며,
   상기 영구자석부 및 상기 테이퍼고정부의 축방향 양단부에는 상기 제1연장돌기 및 상기 제2연장돌기와 형합되도록 단턱형합부가 각각 형성되고,
   각 상기 단턱형합부와 상기 제1연장돌기 및 상기 제2연장돌기 사이에는 에폭시 수지가 주입되어 경화됨을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1스토퍼링부 및 상기 제2스토퍼링부의 외경은 상기 요크몸체부의 외경보다 크게 구비되되, 상기 요크몸체부의 외주를 감싸며 배치된 상기 영구자석부 및 상기 테이퍼고정부의 외경과 실질적으로 대응되어 구비되며,
   상기 요크몸체부에는 축방향 양단부 내측단으로부터 축방향 양측으로 연장 돌설되는 스토퍼단턱이 각각 형성되고, 전체 부피가 감소되도록 상기 제1스토퍼링부 및 상기 제2스토퍼링부의 각 중공이 각 상기 스토퍼단턱에 삽입되어 밀착 배치됨을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자석부는,
   중공형 원판의 외곽으로부터 상호 대향되는 방향으로 연장 돌설되되 기설정된 간격을 두고 복수개의 제1삼각돌기 및 제2삼각돌기가 각각 형성된 제1전자석몸체 및 제2전자석몸체와,
   상기 제1전자석몸체 및 상기 제2전자석몸체의 사이에 배치되어 상기 전압조절코일에 연결된 전자석을 포함하되,
   상기 제1삼각돌기 및 상기 제2삼각돌기는 상호 교번되며 배치되되, 상호간 기설정된 축방향 이격거리가 유지되며 배치됨을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 전자석부의 축방향 외측단에는 중공형 원판 형상으로 비자성체의 제3스토퍼링부가 구비되되,
   상기 제3스토퍼링부의 외주에는 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 반경방향 외측으로 확장 형성되는 복수개의 냉각핀이 형성되며,
   상기 제3스토퍼링부 및 상기 전자석부 사이에는 중공형 단열시트부가 구비됨을 특징으로 하는 전동 및 발전용 회전구동장치.
9. 삭제
10. 삭제

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