KR102398447B1 - 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템 - Google Patents

마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102398447B1
KR102398447B1 KR1020210115892A KR20210115892A KR102398447B1 KR 102398447 B1 KR102398447 B1 KR 102398447B1 KR 1020210115892 A KR1020210115892 A KR 1020210115892A KR 20210115892 A KR20210115892 A KR 20210115892A KR 102398447 B1 KR102398447 B1 KR 102398447B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
synchronous motor
bogie
axle
frame
magnetic
Prior art date
Application number
KR1020210115892A
Other languages
English (en)
Inventor
박찬배
이형우
이재범
정거철
임재현
조익현
김성휘
Original Assignee
한국교통대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국교통대학교산학협력단 filed Critical 한국교통대학교산학협력단
Priority to KR1020210115892A priority Critical patent/KR102398447B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102398447B1 publication Critical patent/KR102398447B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/44—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with hollow transmission shaft concentric with wheel axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템은 대차; 상기 대차의 하부에서 형성되어 해당 대차를 지지하면서, 상기 대차가 이동할 수 있도록 하는 차륜; 회전력을 발생시키고, 한 쌍의 상기 차륜을 연결하는 차축에 결합되어 상기 회전력을 상기 차축에 전달함으로써 상기 차륜을 회전시켜 상기 대차의 이동이 이루어지도록 하는 마그네틱 기어드 동기전동기; 상기 동기전동기가 상기 대차의 지지를 받아 해당 대차 하부에 장착될 수 있도록 하는 대차 프레임;을 포함하여 기존의 철도차량용 구동시스템 대비 사이즈 및 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템{DIRECT DRIVE SYSTEM FOR RAILWAY VEHICLE WITH INTERGRATED ELECTRIC MOTOR AND MAGNETIC GEAR}
본 발명은 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 회전자 위치에 따라 내전형과 외전형으로 구분되는 마그네틱 기어드 동기전동기의 두 타입을 각각 고려하여 동력 전달 프레임을 폴피스 회전자에 결합시켜, 폴피스 회전자의 회전력을 차축에 직접 전달되도록 하거나, 커플링을 이용하여 차륜에 전달될 수 있도록 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템에 관한 것이다.
기존 도시철도차량용 구동 방식에 따른 구동시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 기존 도시철도차량용 구동시스템은 견인전동기의 회전축과 병렬로 연결된 철도차량 차축 사이에 기계식 기어(감속기)가 있는 간접 구동시스템 방식이며, 도 2에 도시된 바와 같이 다른 기존 도시철도차량용 구동시스템은 견인전동기의 회전축과 철도차량 차축이 동축 구조를 갖는 직접 구동시스템 방식이다.
상기 간접 구동시스템 방식은 고속 회전력을 가진 견인전동기(1)의 회전자(2) 동력이 기계식 감속기어(3) 안의 고속 치차(4)를 거쳐 저속 치차(5)로 전달되며, 이러한 저속 치차(5)의 동력이 차축(6)에 전달되어 최종적으로 차륜(7)을 회전시킨다. 즉, 상기 기계식 감속기어(3)를 중간 매개로 하여 견인전동기(1)의 회전력을 차축(6)으로 전달하게 된다.
하지만, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 견인 전동기(1)의 회전축과 병렬로 연결된 철도차량 차축(6) 사이에, 기계식 감속기어(3)를 연결하는 간접 구동시스템 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 일반적으로 도시철도차량의 경우 차륜의 최대 회전속도는 1000RPM 이하이지만, 간접 구동방식용 견인전동기의 최대 회전속도는 4000 ~ 5000RPM으로 회전하기 때문에, 고속/저토크의 회전자를 차륜 회전속도만큼 감속시키기 위해 기계적으로 감속비를 갖는 감속기어가 요구되고, 이에 따라 상기 기계식 감속기어(3) 내부 치차의 직접적인 마찰로 인하여 기어 이탈, 마모, 파손 등이 발생하며 결과적으로 동력전달손실로 인한 저효율이 발생하는 문제점이 있다.
둘째, 견인전동기(1)와 기계적 감속기어(3)는 개별적 장치로 구성되어 있어 차축(6)을 중심으로 구조가 복잡하며, 이는 부품의 개수 증가 및 유지보수비의 상승을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
셋째, 견인전동기(1)와 기계적 감속기(3)가 병렬로 존재하므로, 시스템의 부피 및 설치상의 공간이 커지는 문제점이 있다.
넷째, 견인전동기(1)의 기어와 기계식 감속기어 간의 유지보수 주기가 다르기 때문에 이를 평가 및 관리하는데 어려움이 발생하며, 감속장치 내부의 1개의 기어 고장은 또 다른 기어의 고장까지 초래할 수 있는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 간접 구동시스템 방식의 문제점을 해결하기 위해, 기어식 감속기어(3)를 제거한 도 2에 도시된 바와 같은 직접 구동시스템 방식을 채택하여 견인전동기 회전자의 회전력이 직접적으로 차축에 전달되도록 함으로써 견인전동기의 회전자가 저속의 높은 토크로 회전하도록 하였지만, 도 2에 도시된 바와 같이 철도차량 차축(6)과 견인전동기(1)의 회전자(2)가 동축 구조를 갖는 직접 구동시스템 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 기계식 감속 기어 장치가 없는 직접 구동시스템은 차륜(7)의 회전속도와 견인전동기 회전자(2)의 회전속도가 동일하고, 차륜(7)의 최대 회전속도가 1000 rpm 이하이므로, 견인전동기 회전자(2)의 회전속도도 1000RPM 이하로 구동되며, 이 경우, 고토크/저속운전용으로 설계가 되어 사이즈(부피)가 상당히 커지는 문제점이 있다.
둘째, 견인전동기의 사이즈(부피)가 커짐으로 인해 중량이 증가하게 되고, 이는 유지보수성 저하를 초래하게 되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1854723호(2018.04.27)
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 회전자 위치에 따라 내전형과 외전형으로 구분되는 마그네틱 기어드 동기전동기의 두 타입을 각각 고려하여 동력 전달 프레임을 폴피스 회전자에 결합시켜, 폴피스 회전자의 회전력을 차축에 직접 전달되도록 하거나, 커플링을 이용하여 차륜에 전달될 수 있도록 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템은 대차; 상기 대차의 하부에서 형성되어 해당 대차를 지지하면서, 상기 대차가 이동할 수 있도록 하는 차륜; 회전력을 발생시키고, 한 쌍의 상기 차륜을 연결하는 차축에 결합되어 상기 회전력을 상기 차축에 전달함으로써 상기 차륜을 회전시켜 상기 대차의 이동이 이루어지도록 하는 마그네틱 기어드 동기전동기; 상기 동기전동기가 상기 대차의 지지를 받아 해당 대차 하부에 장착될 수 있도록 하는 대차 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템의 마그네틱 기어드 동기 전동기는 상기 차축이 결합될 수 있는 차축 삽입홀이 형성되어 있고, 권선된 코일에 전원을 인가받아 회전자계를 발생키는 내부 고정자; 상기 내부 고정자의 외주면으로 형성되어 상기 회전자계에 의해 회전하는 내측 영구자석 회전자; 복수의 폴피스로 구성되고 상기 내측 영구자석 회전자가 회전함에 따라 소정의 기어비로 회전하는 폴피스 회전자; 및 내측 내주면에 결합된 최외각 영구자석의 자력으로 상기 폴피스 회전자의 회전을 가이드 하는 외부 고정자;를 포함하는 외전형 마그네틱 기어드 동기 전동기인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템의 마그네틱 기어드 동기 전동기는 코일이 권선되고, 상기 코일에 전원이 인가됨에 따라 회전자계를 발생시키는 외부 고정자; 원통형으로 외측 외주면으로 영구자석이 결합되어 상기 회전자계에 의해 회전하는 내측 영구자석 회전자; 및 상기 외부 고정자와 상기 내측 영구자석 회전자 사이에 형성되어 상기 내측 영구자석 회전자가 상기 외부 고정자에서 발생하는 회전자계에 의해 회전함에 따라 소정의 기어비로 회전하는 폴피스 회전자;를 포함하는 내전형 마그네틱 기어드 동기 전동기인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템은 고효율 및 고출력밀도의 영구자석형 동기전동기와 비접촉 방식으로 동력전달이 가능한 마그네틱 기어의 장점을 모두 가질 수 있는 구조이므로, 기존의 철도차량용 구동시스템 대비 사이즈 및 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템은 상술한 효과로 인해 철도차량의 운행 시 전력 소비를 줄일 수 있는 파생된 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템은 종래 기계식 감속 기어가 적용된 구동시스템 대비 유지 보수성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 및 도 2는 종래 도시철도차량용 대차 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템의 일실시예 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기의 외전형 타입과 외전형 타입의 단면 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템의 다른 실시예 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템의 또 다른 실시예 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가 장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템에 대해설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템의 측단면도 이다.
도 3에 도시된 바와 같이 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템은 대차(100), 차륜(200), 마그네틱 기어드 동기전동기(300), 대차 프레임(400), 커플링(500), 및 3상 전원부(600)를 포함한다.
상기 대차(100)는 차체 중량을 지지하고, 철도차량의 주행 안내를 용이하게 하는 장치이다.
상기 차륜(200)은 상기 대차(100)의 하부에서 형성되어 해당 대차(100)를 지지하면서, 대차(100)가 이동할 수 있도록 한다.
상기 마그네틱 기어드 동기전동기(300)는 한 쌍의 상기 차륜(200)을 연결하는 차축(210)에 연결되어 회전력을 발생시켜 상기 차축(210)에 회전력을 전달함으로써 차륜(200)을 회전시켜 상기 대차(100)의 이동이 이루어지도록 한다.
이하에서, 영구자석형 동기전동기와 마그네틱 기어를 일체형으로 결합한 상기 마그네틱 기어드 동기전동기(300)에 대해 도 4를 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.
도 4a에 도시된 바와 같이 회전자가 바깥에 위치하는 외전형 타입의 마그네틱 기어드 동기전동기(300)는 내부 고정자(310), 내측 영구자석 회전자(320), 폴피스 회전자(330), 최외각 영구자석(340), 및 외부 고정자(350)를 포함한다.
상기 내부 고정자(310)는 중앙에 상기 차축이 결합될 수 있는 차축 삽입홀(311)이 형성되어 있으며, 3상의 교류전원을 인가 받아 회전자계를 발생시킬 수 있게 코일이 권선되어 있다.
상기 내측 영구자석 회전자(320)는 원통형인 상기 내부 고정자(310)의 외주면으로 형성되어 상기 내부 고정자(310)에서 발생되는 상기 회전자계에 의해 회전한다.
상기 폴피스 회전자(330)는 상기 내측 영구자석 회전자(320)의 외주면으로 형성되어, 해당 내측 영구자석 회전자(320)가 회전함에 따라 소정의 기어비로 회전하게 된다.
상기 폴피스 회전자(330)는 마그네틱 기어드 동기전동기의 출력 회전자로 사용되며, 해당 폴피스 회전자(330)를 구성하는 폴피스(331)의 수, 상기 내부 고정자(310)에 권선되는 코일의 권선수 등에 따라 자계변조 효과에 의한 기어비가 결정된다.
즉, 상기 폴피스 회전자(330)는 자성체로 된 복수의 폴피스(331)가 상기 내측 영구자석 회전자(320)의 원주방향을 따라 등간격으로 배열되어 자계변조를 일으키며 회전하게 된다.
상기 외부 고정자(350)는 내측 내주면에 상기 최외각 영구자석(340)이 결합되고, 상기 폴피스 회전자(330)의 바깥쪽으로 형성되어 해당 폴피스 회전자(330)의 회전을 가이드(제어) 하면서, 상기 최외각 영구자석(340)의 자력이 폴피스 회전자(330)로 자력을 발생시켜 용이하게 회전이 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 마그네틱 기어드 동기전동기의 다른 실시예로, 도 4b에 도시된 바와 같이 폴피스 회전자가 안쪽에 위치해 있는 내전형 타입의 마그네틱 기어드 동기전동기가 사용될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이 내전형 타입의 상기 마그네틱 기어드 동기전동기(300)는 도 4에 도시된 상기 외전형 타입과 같이 내측 영구자석 회전자(320), 폴피스 회전자(330), 최외각 영구자석(340), 외부 고정자(350)를 포함한, 회전자가 안쪽에 위치해 있는 내전형 타입으로, 마그네틱 기어와 영구자석형 동기전동기가 기계적으로 일체화되어 있는 구조이다.
원통형 코어의 외측 외주면에 영구자석이 결합된 내측 영구자석 회전자(320)가 형성되어 있고, 상기 외부 고정자(350)의 내측 내주면으로 최외각 영구자석(340)이 형성되어 있으며, 상기 내측 영구자석 회전자(320)와 상기 최외각 영구자석(340) 사이로 상기 폴피스 회전자(330)가 형성되어 있다.
상기 외전형 타입에서 코일이 상기 내부 고정자(310)에 권선되어 있지만, 상기 내전형 타입의 마그네틱 기어드 동기전동기(300)는 코일이 상기 외부 고정자(350)에 권선되어 있다는 점에 차이가 있다.
내전형 타입의 상기 마그네틱 기어드 동기전동기(300)는 외부 고정자(350)에 권선된 코일에 3상의 교류전원이 인가됨에 따라 회전자계를 발생시킬 수 있도록 되어 있다.
상기 내측 영구자석 회전자(320)는 원통형으로 외측 외주면으로 영구자석이 결합되어 상기 외부 고정자(350)에서 발생되는 상기 회전자계에 의해 회전한다.
특히, 상기 내측 영구자석 회전자(320) 중심에 상기 차축 삽입홀(311)이 형성되어 있고, 해당 차축 삽입홀(311) 내주면으로 베어링이 형성되어, 삽입되는 차축을 중심으로 회전하는 구조이다.
상기 내측 영구자석 회전자(320)와 상기 최외각 영구자석(340) 사이에 형성된 상기 폴피스 회전자(330)는 상기 내측 영구자석 회전자(320)가 상기 외부 고정자(350)에서 발생하는 상기 회전자계에 의해 회전함에 따라 소정의 기어비로 회전하게 된다.
상기 폴피스 회전자(330)는 내전형 타입의 마그네틱 기어드 동기전동기(300)의 최종 출력 회전자로 사용되며, 해당 폴피스 회전자(330)를 구성하는 폴피스(331)의 수, 상기 외부 고정자(350)에 권선되는 코일의 권선수 등에 따라 자계변조 효과에 의한 기어비가 결정된다.
즉, 상기 폴피스 회전자(330)는 자성체로 된 복수의 폴피스(331)가 상기 내측 영구자석 회전자(320)의 원주방향을 따라 등간격으로 소정간격만큼 이격되게 배열되어 자계변조를 일으키며 회전하게 된다.
도 4를 통해 상세히 살펴본 마그네틱 기어드 동기전동기(300)가 적용된 본 발명에 따른 도시철도차량용 대차 시스템에 대해, 다시 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템의 일실시예로써, 상기 차륜(200)이 차축(210)에 압입(삽입)되어 상기 차축(210)과 차륜(200)이 동일하게 회전하는 기존 대차 시스템과 동일한 원리로 구동된다.
이때 대차 프레임(400)이 철도차량 차축 중앙을 지나 베어링을 통해 부착되어 있어 마그네틱 기어드 동기전동기의 고정자 3상 권선이 외부 전원과 연결하기 쉽도록 구성되어 있다.
상기 대차 프레임(400)은 내부에 상기 마그네틱 기어드 동기전동기(300)를 수용하여, 해당 마그네틱 기어드 동기전동기(300)를 상기 대차(100)의 하부에 장착될 수 있도록 한다.
상기 대차 프레임(400)은 세로방향 중앙으로 동력분리 프레임(410)이 형성되어, 외측형 상기 마그네틱 기어드 동기전동기(300)가 양쪽으로 분리되어 두 개로 나누어져 형성될 수 있도록 함으로써 기존 도시철도차량과 동일한 출력을 낼 수 있도록 한다.
특히, 상기 3상 전원부(600)의 전원은 상기 동력분리 프레임(410)를 경유하여 배선되는 전력공급 케이블에 의해 내부에 위치하는 상기 내부 고정자(310)에 권선된 코일에 공급됨에 따라, 상기 내부 고정자(310)에서 회전자계를 발생시킬 수 있도록 한다.
상기 동력분리 프레임(410)은 상기 대차 프레임(400)과 대차(100)를 연결시켜 상술한 기능 외에도 상기 대차 프레임(400)이 상기 대차(100)에 지지될 수 있도록 한다.
참고로, 상기 대차 프레임(400)은 상기 대차(100)에 결합되어 지지받을 수 있는 복수의 지지 프레임(450)이 더 형성된다.
한편, 상기 대차 프레임(400)은 동력전달 프레임(420)을 더 포함하는데, 상기 동력전달 프레임(420)은 상기 폴피스 회전자(330)에 결합되고 관통하는 상기 차축(210) 외주면에 결합되어 상기 폴피스 회전자(330)에서 발생하는 회전력을 결합되어 있는 상기 차축(210)에 전달함으로써 차륜을 회전시킨다.
또한, 상기 대차 프레임(400)은 내부 프레임(430) 및 외부 프레임(440)을 더 포함하는데, 상기 내부 프레임(430)은 상하부가 개방된 원통형 구조로 중심에 위치하는 프레임으로 외주면에 상기 내부 고정자(310)가 결합되고, 내주면으로 베어링이 개재된 상태로 상기 차축(210)과 회전 가능하게 결합된다.
상기 내측 영구자석 회전자(320)는 상기 내부 고정자(310) 외측으로 상기 차축(210)에 베어링이 개재된 상태로 회전 가능하게 결합된다.
상기 폴피스 회전자(330)는 언급한 바와 같이 상기 내측 영구자석 회전자(320) 외측으로 상기 동력전달 프레임(420)에 의해 상기 차축(210)에 회전동력이 전달될 수 있도록 고정되게 결합된다.
상기 최외각 영구자석(340)이 결합된 상기 외부 고정자(350)는 외부 프레임(440)에 고정되게 결합되어 있다.
다른 실시예로, 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템에 대해, 도 5를 참조하여 설명한다.
다른 실시예의 대차 시스템은 외측형 상기 마그네틱 기어드 동기전동기(300)가 사용되고 그 결합구조가 상이하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내부 프레임(430)이 상기 차축(210) 외주면에 고정결합되고, 상기 내측 영구자석 회전자(320)와 상기 내부 프레임(430) 외주면 사이에 베어링이 개재되어 해당 내측 영구자석 회전자(320)가 회전 가능하게 형성된다.
또한, 상기 폴피스 회전자(330)의 동력전달 프레임(420)과 상기 내부 프레임(430) 외주면 사이에 베어링이 개재되어 해당 폴피스 회전자(330)의 동력전달 프레임(420)도 회전 가능하게 형성된다.
이때, 상기 폴피스 회전자(330)의 회전력을 전달받는 상기 동력전달 프레임(420)은 커플링(500)에 의해 차륜(200)에 연결되어 상기 회전력을 상기 차륜(200)에 전달하는 것이 바람직하다.
또한, 이때 상기 차륜(200)은 상기 차축(210)에 회전 가능하게 베어링이 개재된 상태로 결합된다.
한편, 본 실시예에서는 상기 3상 전원부(600)와 상기 내부 고정자(310)에 권선된 코일이 상기 차축(210)을 통해 배선되는 전력공급 케이블에 의해 연결되고, 상기 3상 전원부(600)의 전원이 상기 내부 고정자(310)에 권선된 코일에 공급됨에 따라, 상기 내부 고정자(310)에서 회전자계를 발생시킬 수 있도록 한다.
또 다른 실시예로, 본 발명에 따른 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템에 대해, 도 6을 참조하여 설명한다.
다른 실시예의 대차 시스템은 내측형 상기 마그네틱 기어드 동기전동기(300)가 사용된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 내부 프레임(430)이 배제되고, 상기 내측 영구자석 회전자(320)가 상기 차축(210)에 베어링이 개재된 상태로 직접 회전 가능하게 형성된다.
상기 폴피스 회전자(330)는 상기 차축(210)에 고정된 상기 동력전달 프레임(420)과 연결되어, 발생하는 회전력을 상기 동력전달 프레임(420)을 통해 상기 차축(210)에 전달한다.
상기 최외각 영구자석(340)이 형성된 외부 고정자(350)는 상기 외부 프레임(440) 내주면으로 고정되게 결합된다.
한편, 본 실시예에서는 3상 권선되 코일이 외측의 상기 외부 고정자(350)에 있기 때문에, 상기 3상 전원부(600)와 상기 외부 고정자(350)에 권선된 코일이 상기 대차 프레임(400)을 통해 배선되는 전력공급 케이블에 의해 연결되어, 상기 3상 전원부(600)의 전원이 상기 외부 고정자(350)에 권선된 코일에 공급됨에 따라, 상기 내부 고정자(310)에서 회전자계를 발생시킬 수 있도록 한다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100 : 대차
200 : 차륜
210 : 차축
300 : 마그네틱 기어드 동기전동기
310 : 내부 고정자
320 : 내측 영구자석 회전자
330 : 폴피스 회전자
331 : 폴피스
340 : 최외각 영구자석
350 : 외부 고정자
400 : 대차 프레임
410 : 동력분리 프레임
420 : 동력전달 프레임
430 : 내부 프레임
440 : 외부 프레임
450 : 지지 프레임
500 : 커플링
600 : 3상 전원부

Claims (11)

  1. 대차;
    상기 대차의 하부에서 형성되어 해당 대차를 지지하면서, 상기 대차가 이동할 수 있도록 하는 차륜;
    회전력을 발생시키고, 한 쌍의 상기 차륜을 연결하는 차축에 결합되어 상기 회전력을 상기 차축에 전달함으로써 상기 차륜을 회전시켜 상기 대차의 이동이 이루어지도록 하는 마그네틱 기어드 동기전동기;
    상기 동기전동기가 상기 대차의 지지를 받아 해당 대차 하부에 장착될 수 있도록 하는 대차 프레임; 및
    상기 기어드 동기 전동기에 전원을 공급하기 위한 3상 전원부;를 포함하고,
    상기 마그네틱 기어드 동기 전동기는
    상기 차축이 결합될 수 있는 차축 삽입홀이 형성되어 있고, 권선된 코일에 전원을 인가받아 회전자계를 발생키는 내부 고정자;
    상기 내부 고정자의 외주면으로 형성되어 상기 회전자계에 의해 회전하는 내측 영구자석 회전자;
    복수의 폴피스로 구성되고 상기 내측 영구자석 회전자가 회전함에 따라 소정의 기어비로 회전하는 폴피스 회전자; 및
    내측 내주면에 결합된 최외각 영구자석의 자력으로 상기 폴피스 회전자의 회전을 가이드 하는 외부 고정자;를 포함하되,
    상기 대차 프레임은
    상기 대차에 결합되어 지지받을 수 있는 복수의 지지 프레임;
    상기 마그네틱 기어드 동기전동기가 양쪽으로 분리되어 두 개로 나누어져 형성될 수 있도록 하는 동력 분리 프레임;
    상기 폴피스 회전자와 연결되어 회전동력을 상기 차륜 또는 차축에 전달하는 동력 전달 프레임;
    상기 차축에 상기 내부 고정자가 회전 또는 고정되게 결합하는 내부 프레임; 또는
    상기 마그네틱 기어드 동기 전동기를 수용하여 보호하는 케이싱 구성인 외부 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 고정자에 권선된 코일과 상기 3상 전원부는 상기 차축을 통해 전력 공급 케이블로 연결되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 고정자에 권선된 코일과 상기 3상 전원부는 상기 동력 분리 프레임을 통해 전력 공급 케이블로 연결되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네틱 기어드 동기 전동기는
    상기 내부 고정자가 상기 차축에 회전 가능하게 결합된 상기 내부 프레임 외주면에 고정되게 결합되고,
    상기 내측 영구자석 회전자가 상기 내부 고정자 외측으로 회전 가능하게 결합되고,
    상기 폴피스 회전자가 상기 동력전달 프레임에 의해 상기 차축에 회전동력이 전달될 수 있도록 고정되게 결합되며,
    상기 최외각 영구자석이 결합된 상기 외부 고정자는 외부 프레임에 고정되게 결합되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 마그네틱 기어드 동기 전동기는
    세로방향 중앙으로 형성되는 상기 동력 분리 프레임에 의해 양쪽으로 분리되어 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네틱 기어드 동기 전동기는
    상기 내부 고정자가 상기 차축 외주면에 고정결합된 내부 프레임에 결합되고,
    상기 내측 영구자석 회전자가 상기 내부 고정자 외측으로 회전 가능하게 결합되며,
    상기 폴피스 회전자의 상기 동력전달 프레임이 상기 내부 프레임에 회전 가능하게 결합되되,
    상기 동력전달 프레임은 커플링에 의해 상기 차축에 회전 가능하게 결합된 상기 차륜에 연결되어 상기 회전력을 상기 차륜에 전달하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네틱 기어드 동기 전동기는
    상기 내측 영구자석 회전자가 상기 차축에 회전 가능하게 결합되고,
    상기 폴피스 회전자가 상기 동력전달 프레임에 의해 상기 차축에 회전동력이 전달될 수 있도록 고정되게 결합되며,
    상기 최외각 영구자석이 형성된 외부 고정자가 상기 외부 프레임 내주면으로 고정되게 결합되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템.

KR1020210115892A 2021-08-31 2021-08-31 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템 KR102398447B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210115892A KR102398447B1 (ko) 2021-08-31 2021-08-31 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210115892A KR102398447B1 (ko) 2021-08-31 2021-08-31 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102398447B1 true KR102398447B1 (ko) 2022-05-13

Family

ID=81583562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210115892A KR102398447B1 (ko) 2021-08-31 2021-08-31 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102398447B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102480782B1 (ko) 2022-06-30 2022-12-22 한국교통대학교산학협력단 마그네틱 기어드 영구자석형 동기전동기의 내측 회전자 노출형 2중 회전자 구조
KR102568068B1 (ko) * 2022-11-15 2023-08-17 한국교통대학교산학협력단 자기 기어 효과를 이용한 마그네틱 기어드 직입기동형 영구자석 전동기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060067204A (ko) * 2004-12-14 2006-06-19 한국철도기술연구원 전동차용 직접구동형 견인 전동장치
KR101854723B1 (ko) 2017-06-21 2018-05-04 동아대학교 산학협력단 이중 여자 마그네틱 기어드 전동기
KR20200114088A (ko) * 2019-03-27 2020-10-07 한국교통대학교산학협력단 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 트램 구동시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060067204A (ko) * 2004-12-14 2006-06-19 한국철도기술연구원 전동차용 직접구동형 견인 전동장치
KR101854723B1 (ko) 2017-06-21 2018-05-04 동아대학교 산학협력단 이중 여자 마그네틱 기어드 전동기
KR20200114088A (ko) * 2019-03-27 2020-10-07 한국교통대학교산학협력단 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 트램 구동시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102480782B1 (ko) 2022-06-30 2022-12-22 한국교통대학교산학협력단 마그네틱 기어드 영구자석형 동기전동기의 내측 회전자 노출형 2중 회전자 구조
KR102568068B1 (ko) * 2022-11-15 2023-08-17 한국교통대학교산학협력단 자기 기어 효과를 이용한 마그네틱 기어드 직입기동형 영구자석 전동기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102398447B1 (ko) 마그네틱 기어드 동기전동기가 적용된 도시철도차량용 대차 시스템
CN100420125C (zh) 轴向磁通电动机组件
JP6140905B2 (ja) 複数の補助動力部を有する発電兼用電動手段を備えたホイール
US20180072185A1 (en) Monorail Vehicle with Shaped Interior Shell
CN109466291B (zh) 车辆驱动装置
CN206237248U (zh) 一种永磁同步式电动车轮毂
CN101789667A (zh) 电动汽车外转子复合永磁无刷轮毂电机
US11233440B2 (en) Compact drive unit for traction vehicles
CN104682642B (zh) 一种两自由度电机
CN106972732B (zh) 一种磁齿轮复合轮毂电机和包含其的汽车
CN103236757A (zh) 带式输送机用外转子直驱电机滚筒
CN104953779A (zh) 磁性齿轮低速大转矩电机
CN105896861A (zh) 一种轮毂式轴向励磁永磁电机
CN204696889U (zh) 磁性齿轮低速大转矩电机
CN111327169A (zh) 一种直流电机
CN203222411U (zh) 用于升降电梯的异步起动的永磁同步曳引机
KR101789597B1 (ko) 다축구동 모터
CN206962674U (zh) 永磁同步外转子电动机
CN102761215A (zh) 一种复合直驱力矩电机
CN203319164U (zh) 带式输送机用外转子直驱电机滚筒
KR102480782B1 (ko) 마그네틱 기어드 영구자석형 동기전동기의 내측 회전자 노출형 2중 회전자 구조
RU109052U1 (ru) Мотор-колесо транспортного средства
KR101170001B1 (ko) 모터
JPH0516800A (ja) 鉄道車両用駆動装置
CN104868670A (zh) 并列式混合励磁结构的磁通调制式复合电机

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant