KR102425615B1 - 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치 - Google Patents

견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계식 기어없이 직접 감속과 구동되는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치에 관한 것이다. 이를 위해, 차륜(10)과 차축(20)을 갖는 철도차량의 구동장치에 있어서, 철도차량에 고정되고, 차축(20)이 관통되는 하우징(100); 차축(20)이 끼워지는 중공축(200); 하우징(100) 내에서 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치되는 견인모터(160); 하우징(100) 내에서 견인모터(160)의 일측에 위치하고, 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치되는 제 1 마그네틱 감속기(180a): 하우징(100) 내에서 견인모터(160)의 타측에 위치하고, 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치되는 제 2 마그네틱 감속기(180b): 견인모터(160)의 토오크 일부를 제 1 마그네틱 감속기(180a)로 전달하는 제 1 모터체결부(190a); 견인모터(160)의 토오크 일부를 제 2 마그네틱 감속기(180b)로 전달하는 제 2 모터체결부(190b); 제 1 마그네틱 감속기(180a)의 토오크를 중공축(200)으로 전달하는 제 1 축체결부(194a); 제 2 마그네틱 감속기(180b)의 토오크를 중공축(200)으로 전달하는 제 2 축체결부(194b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치가 제공된다.

Description

견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치{All-in-one traction system for railway vehicle using traction motor and magnetic gear}
본 발명은 철도차량의 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계식 기어없이 직접 감속과 구동되는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량용 견인전동기는 회전자와의 연결축, 기어박스를 이용하여 차륜에 동력을 전달하고, 차륜과 레일간의 점착구동에 의하여 그 추진력을 얻는다. 도 1은 종래의 철도차량 구동장치의 일예를 나타내는 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 견인모터(30)에서 회전자(34)가 고속(4,000 ~ 5,000 rpm)으로 회전함에 따라 고속치차(42)가 회전하고, 저속치차(46)는 저속(1,000 rpm 이하) 고토오크로 차축(20)을 회전시킨다. 구조적으로는 견인모터(30)의 견인축(36)과 차축(20)이 병렬로 평행하게 위치하게 되고, 기계식 기어에 의한 감속이 일어난다. 그러나, 이러한 시스템은 기계적 유지보수 비용 및 시간이 많이 소요되며, 기어박스의 부피에 의해 차량의 저상화를 어렵게 만드는 요인으로 작용한다. 또한, 기계식 기어 간의 직접적인 마찰로 인해 기어의 손상, 파손, 마모 및 이탈 등의 문제가 발생한다.
그리고, 견인모터(30)와 감속 기어의 유지보수 주기가 다르기 때문에 관리 및 보수에 어려움이 있고, 감속기 중 기어 하나의 고장은 다른 기어의 고장으로 전파되는 문제점이 있었다.
따라서, 최근 차량의 축이나 차륜에 직접 견인모터를 연결하여 직접 구동력을 얻는 시스템의 도입이 모색되고 있다. 도 2는 종래의 철도차량 구동장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 직접구동모터(60)는 중공축(66)에 의해 차축(20)과 동심원상에 설치된다. 직접구동모터(60)의 회전자(64)가 회전함에 따라 중공축(66)과 커플링(70)을 통해 차축(20)의 회전으로 이어진다. 도 2와 같은 직접 구동방식에서는 직접구동모터(60)가 저속(1,000 rpm 이하) 고토오크로 회전하여야만 했기 때문에 직접구동모터(60)에서 열이 많이 발생하고 효율이 낮으며 부피가 증가하는 문제점이 있었다. 즉, 차축(20)과 회전자(64)가 같이 체결되어 있기 때문에 선로가 평탄하지 않을 경우 고저현상으로 인해 회전자(64)와 고정자(62)가 서로 충돌할 위험성이 존재했고, 이를 극복하기 위하여 일반 모터와 달리 공극을 크게 하여야 한다. 이러한 공극의 증대는 직접구동모터의 효율을 저하시키고, 이는 정해진 정격에 대하여 더 무겁고, 더 커다란 모터를 사용하여야 했기 때문에 차량의 무게를 증가시켜 운행 성능을 악화시키는 문제점이 되었다.
1. 대한민국 특허등록 제 10-0874142 호(철도차량용 축방향 직접 구동 견인전동기), 2. 대한민국 특허등록 제 10-1746694 호(철도차량용 견인장치), 3. 대한민국 특허등록 제 10-1186541 호(철도차량용 견인전동기).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 기어식 감속기 없이 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 차륜(10)과 차축(20)을 갖는 철도차량의 구동장치에 있어서, 철도차량에 고정되고, 차축(20)이 관통되는 하우징(100); 차축(20)이 끼워지는 중공축(200); 하우징(100) 내에서 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치되는 견인모터(160); 하우징(100) 내에서 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치되는 마그네틱 감속기(180): 견인모터(160)의 토오크를 마그네틱 감속기(180)로 전달하는 모터체결부(190); 및 마그네틱 감속기(180)의 토오크를 중공축(200)으로 전달하는 축체결부(194);를 포함하는 것을 특징으로 하는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치가 제공된다.
또한, 견인모터(160)는, 하우징(100)에 설치되는 견인모터 고정자(162); 및 견인모터 고정자(162)로부터 상대 회전하며, 차축(20)과 동심원을 이루는 견인모터 회전자(164);로 구성될 수 있다.
또한, 견인모터 회전자(164)와 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하는 베어링(150)이 더 구비될 수 있다.
또한, 마그네틱 감속기(180)는, 차축(20)과 동심원을 이루는 고속회전자(182); 및 고속회전자(182)의 둘레에서 상대 회전하는 저속회전자(184);로 구성될 수 있다.
또한, 고속회전자(182)와 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하는 베어링(150)이 더 구비될 수 있다.
또한, 축체결부(194)는, 저속회전자(184)와 중공축(200) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 견인모터(160)는, 하우징(100)에 설치되는 견인모터 고정자(162); 및 견인모터 고정자(162)로부터 상대 회전하며, 차축(20)과 동심원을 이루는 견인모터 회전자(164);로 구성되고, 마그네틱 감속기(180)는, 차축(20)과 동심원을 이루는 고속회전자(182); 및 고속회전자(182)의 둘레에서 상대 회전하는 저속회전자(184);로 구성되며, 모터체결부(190)는 견인모터 회전자(164)와 고속회전자(182) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 중공축(200)은 차축(20)과 간격을 유지하면서 끼워지고, 중공축(200)과 차축(20) 사이를 연결하는 커플링(170)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 또 다른 실시예로써, 차륜(10)과 차축(20)을 갖는 철도차량의 구동장치에 있어서, 철도차량에 고정되고, 차축(20)이 관통되는 하우징(100); 차축(20)이 끼워지는 중공축(200); 하우징(100) 내에서 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치되는 견인모터(160); 하우징(100) 내에서 견인모터(160)의 일측에 위치하고, 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치되는 제 1 마그네틱 감속기(180a): 하우징(100) 내에서 견인모터(160)의 타측에 위치하고, 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치되는 제 2 마그네틱 감속기(180b): 견인모터(160)의 토오크 일부를 제 1 마그네틱 감속기(180a)로 전달하는 제 1 모터체결부(190a); 견인모터(160)의 토오크 일부를 제 2 마그네틱 감속기(180b)로 전달하는 제 2 모터체결부(190b); 제 1 마그네틱 감속기(180a)의 토오크를 중공축(200)으로 전달하는 제 1 축체결부(194a); 제 2 마그네틱 감속기(180b)의 토오크를 중공축(200)으로 전달하는 제 2 축체결부(194b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치에 의해 달성될 수도 있다.
또한, 견인모터(160)는, 하우징(100)에 설치되는 견인모터 고정자(162); 및 견인모터 고정자(162)로부터 상대 회전하며, 차축(20)과 동심원을 이루는 견인모터 회전자(164);로 구성되고, 제 1 마그네틱 감속기(180a)는, 차축(20)과 동심원을 이루는 제 1 고속회전자(182a); 및 제 1 고속회전자(182a)의 둘레에서 상대 회전하는 제 1 저속회전자(184a);로 구성되며, 제 2 마그네틱 감속기(180b)는, 차축(20)과 동심원을 이루는 제 2 고속회전자(182b); 및 제 2 고속회전자(182b)의 둘레에서 상대 회전하는 제 2 저속회전자(184b);로 구성되며, 제 1 모터체결부(190a)는 견인모터 회전자(164)와 제 1 고속회전자(182a) 사이에 연결되고, 그리고 제 2 모터체결부(190b)는 견인모터 회전자(164)와 제 2 고속회전자(182b) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 제 1 축체결부(194a)는, 제 1 저속회전자(184a)와 중공축(200) 사이에 연결되고, 그리고 제 2 축체결부(194b)는, 제 2 저속회전자(184b)와 중공축(200) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 중공축(200)은 차축(20)과 간격을 유지하면서 끼워지고, 중공축(200)과 차축(20) 사이를 연결하는 커플링(170)이 중공축(200)의 양단에 각각 더 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 견인모터에서 발생하는 고속의 회전력을 마그네틱 기어가 저속 고토오크로 변환하여 차축에 전달할 수 있다. 이로 인해, 견인모터와 마그네틱 기어를 하나의 하우징 내에 일체형으로 설치할 수 있다. 따라서, 종래의 기계식 감속장치나 직접구동방식에 비해 중량 감소와 작은 부피를 구현할 수 있고, 이로 인해 에너지 효율성을 높일 수 있다.
또한, 마그네틱 기어는 비접촉 방식의 감속기이고, 본 발명은 기어식 감속기가 없으므로 기계적 마찰로 인한 문제점이 원천적으로 해결되고, 유지 보유가 편리하다는 장점이 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 철도차량 구동장치의 일예를 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 철도차량 구동장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도,
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치의 구성도,
도 3b는 도 3a 중 A-부분의 확대도,
도 4는 도 3a 중 견인모터(160)의 사시도,
도 5는 도 3a 중 마그네틱 감속기(180)의 단면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치의 구성도,
도 7은 도 6에 도시된 철도차량 구동장치의 설치구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
제 1 실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치의 구성도이고, 도 3b는 도 3a 중 A-부분의 확대도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 철도차량의 하부에 고정되고, 중심의 축선 방향으로 중공축(200)과 차륜(20)이 통과한다. 하우징(100)과 중공축(200) 사이에도 베어링(150)이 게재된다.
견인모터(160)는 하우징(100) 내에서 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치된다. 견인모터(160)는, 하우징(100)의 내면에 고정되는 견인모터 고정자(162)와 견인모터 고정자(162)로부터 상대 회전하며, 차축(20)과 동심원을 이루는 견인모터 회전자(164)로 구성된다. 견인모터 회전자(164)와 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하기 위한 베어링(150)이 게재된다.
마그네틱 감속기(180)는 하우징(100) 내에서 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치된다. 마그네틱 감속기(180)는, 차축(20)과 동심원을 이루는 고속회전자(182) 및 고속회전자(182)의 둘레에서 상대 회전하는 저속회전자(184)로 구성된다. 고속회전자(182)와 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하는 베어링(150)이 더 구비된다.
모터체결부(190)는 견인모터(160)의 토오크를 마그네틱 감속기(180)로 전달한다. 이를 위해, 모터체결부(190)는 견인모터 회전자(164)와 고속회전자(182) 사이에 연결된다.
축체결부(194)는 마그네틱 감속기(180)의 저속 고토오크를 중공축(200)으로 전달한다. 이를 위해, 축체결부(194)는 저속회전자(184)와 중공축(200) 사이에 연결된다.
중공축(200)은 차축(20)과 간격을 유지하면서 끼워지고, 중공축(200)과 차축(20) 사이를 연결하는 커플링(170)을 더 포함할 수 있다. 중공축(200)과 차축(20)의 간격은 중공축(200)의 조립/분해를 용이하게 하여 전체적인 유지관리를 편리하게 한다.
커플링(170)은 중공축(200)의 양단에 설치되며, 중공축(200)의 토오크를 차축(20)으로 전달한다. 커플링(170)은 축선의 어긋남, 회전 진동 등에도 불구하고 토오크를 원활하게 전달하는 기계적 부품이다. 이를 위해 커플링(170)은 탄성부재(예: 스프링), 감쇄부재(예 : 댐퍼) 등을 포함하고, 도 3a에서는 대표적으로 스프링으로 표현하였다.
도 4는 도 3a 중 견인모터(160)의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 견인모터(160)는 전체적으로 원통 형상이고, 축선방향으로 베어링(150)과 중공축(200)이 조립된다. 견인모터(160)의 구체적인 구성과 동작원리는 공지의 구성이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 도 3a 중 마그네틱 감속기(180)의 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 마그네틱 고정자(186)는 하우징(100)의 내측에 고정되는 영구자석이다. 저속회전자(184)는 폴 피스(Pole Piece) 또는 자극편으로 회전자 갭의 형상을 조절하고 자기 저항을 제어한다. 고속회전자(182)는 내측 코어 및 내측 영구자석이다. 이러한 마그네틱 감속기(180)는 고속회전자(182)에 의한 고속 저토오크의 회전을 저속회전자(184)의 저속 고토오크의 회전으로 변환한다. 마그네틱 감속기(180)는 기계식 접촉에 의한 감속이 아니며, 자장과 자기저항에 의한 감속장치이다.
제 1 실시예의 동작
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 견인모터(160)에 인가된 전원으로 인해 견인모터 회전자(164)가 고속으로 회전한다. 견인모터 회전자(164)의 회전으로 인해 모터체결부(190)와 연결된 마그네틱 감속기(180)의 고속회전자(182)도 일체로 회전하게 된다.
마그네틱 감속기(180)에서는 자장과 자기 저항으로 인해 저속회전자(184)가 저속 고토오크로 회전하게 된다. 즉, 마그네틱 감속기(180)의 고속회전자(182)가 회전하며 저속회전자(184)인 폴피스에서 마그네틱 감속기(180)의 기어비가 적용된 상대적으로 저속의 회전속도가 나타난다. 저속회전자(184)의 회전으로 인해 축체결부(194)와 연결된 중공축(200)도 일체로 회전한다.
중공축(200)의 회전은 중공축(200) 양단의 커플링(170)을 통해 차축(20)의 회전으로 전달된다. 차축(20)과 차륜(10)이 회전함에 따라 철도차량을 견인할 수 있다.
제 2 실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치의 구성도이고, 도 7은 도 6에 도시된 철도차량 구동장치의 설치구성도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 철도차량의 하부에 고정되고, 중심의 축선 방향으로 중공축(200)과 차륜(20)이 통과한다. 하우징(100)과 중공축(200) 사이에도 베어링(150)이 게재된다.
견인모터(160)는 하우징(100) 내에서 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치된다. 견인모터(160)는, 하우징(100)의 내면에 고정되는 견인모터 고정자(162)와 견인모터 고정자(162)로부터 상대 회전하며, 차축(20)과 동심원을 이루는 견인모터 회전자(164)로 구성된다. 견인모터 회전자(164)와 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하기 위한 베어링(150)이 게재된다.
제 1 마그네틱 감속기(180a)는 하우징(100) 내에서 견인모터(160)의 일측에 위치하고, 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치된다. 제 1 마그네틱 감속기(180a)는, 차축(20)과 동심원을 이루는 제 1 고속회전자(182a) 및 제 1 고속회전자(182a)의 둘레에서 상대 회전하는 제 1 저속회전자(184a)로 구성된다. 제 1 고속회전자(182a)와 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하는 베어링(150)이 더 구비된다.
제 1 모터체결부(190a)는 견인모터(160)의 토오크를 제 1 마그네틱 감속기(180a)로 전달한다. 이를 위해, 제 1 모터체결부(190a)는 견인모터 회전자(164)와 제 1 고속회전자(182a) 사이에 연결된다.
제 1 축체결부(194a)는 제 1 마그네틱 감속기(180a)의 저속 고토오크를 중공축(200)으로 전달한다. 이를 위해, 제 1 축체결부(194a)는 제 1 저속회전자(184a)와 중공축(200) 사이에 연결된다.
제 2 마그네틱 감속기(180b)는 하우징(100) 내에서 견인모터(160)의 타측에 위치하고, 하우징(100)과 중공축(200) 사이에 설치된다. 제 2 마그네틱 감속기(180b)는, 차축(20)과 동심원을 이루는 제 2 고속회전자(182b) 및 제 2 고속회전자(182b)의 둘레에서 상대 회전하는 제 2 저속회전자(184b)로 구성된다. 제 2 고속회전자(182b)와 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하는 베어링(150)이 더 구비된다.
제 2 모터체결부(190b)는 견인모터(160)의 토오크를 제 2 마그네틱 감속기(180b)로 전달한다. 이를 위해, 제 2 모터체결부(190b)는 견인모터 회전자(164)와 제 3 고속회전자(182b) 사이에 연결된다.
제 2 축체결부(194b)는 제 2 마그네틱 감속기(180b)의 저속 고토오크를 중공축(200)으로 전달한다. 이를 위해, 제 2 축체결부(194b)는 제 2 저속회전자(184b)와 중공축(200) 사이에 연결된다.
중공축(200)은 차축(20)과 간격을 유지하면서 끼워지고, 중공축(200)과 차축(20) 사이를 연결하는 커플링(170)을 더 포함할 수 있다. 중공축(200)과 차축(20)의 간격은 중공축(200)의 조립/분해를 용이하게 하여 전체적인 유지관리를 편리하게 한다.
커플링(170)은 중공축(200)의 양단에 설치되며, 중공축(200)의 토오크를 차축(20)으로 전달한다. 커플링(170)은 축선의 어긋남, 회전 진동 등에도 불구하고 토오크를 원활하게 전달하는 기계적 부품이다. 이를 위해 커플링(170)은 탄성부재(예: 스프링), 감쇄부재(예 : 댐퍼) 등을 포함하고, 도 6 및 도 7에서는 대표적으로 스프링으로 표현하였다.
제 2 실시예의 동작
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 견인모터(160)에 인가된 전원으로 인해 견인모터 회전자(164)가 고속으로 회전한다. 견인모터 회전자(164)의 회전으로 인해 제 1, 2 모터체결부(190a, 190b)와 연결된 제 1, 2 마그네틱 감속기(180a, 180b)의 제 1, 2 고속회전자(182a, 182b)도 일체로 회전하게 된다. 이 때, 견인모터(160)의 토오크는 각각 50%씩 제 1, 2 마그네틱 감속기(180a, 180b)로 배분된다.
제 1, 2 마그네틱 감속기(180a, 180b)에서는 자장과 자기 저항으로 인해 제 1, 2 저속회전자(184a, 184b)가 저속 고토오크로 각각 회전하게 된다. 제 1, 2 저속회전자(184a, 184b)의 회전으로 인해 제 1, 2 축체결부(194a, 194b)와 연결된 중공축(200)도 일체로 회전한다.
중공축(200)의 회전은 중공축(200) 양단의 한쌍의 커플링(170)을 통해 차축(20)의 회전으로 전달된다. 차축(20)과 차륜(10)이 회전함에 따라 철도차량을 견인할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 차륜,
20 : 차축,
30 : 견인모터,
32 : 고정자,
34 : 회전자,
36 : 견인축,
40 : 감속장치,
42 : 고속치차,
46 : 저속치차,
50 : 베어링,
60 : 직접구동모터,
62 : 고정자,
64 : 회전자,
66 : 중공축,
70 : 커플링,
100 : 하우징,
150 : 베어링,
160 : 견인모터,
162 : 견인모터 고정자,
164 : 견인모터 회전자,
170 : 커플링,
180 : 마그네틱 감속기,
180a : 제 1 마그네틱 감속기,
180b : 제 2 마그네틱 감속기,
182 : 고속회전자,
182a : 제 1 고속회전자,
182b : 제 2 고속회전자,
184 : 저속회전자,
184a : 제 1 저속회전자,
184b : 제 2 저속회전자,
186 : 마그네틱 고정자,
190 : 모터체결부,
190a : 제 1 모터체결부,
190b : 제 2 모터체결부,
194 : 축체결부,
194a : 제 1 축체결부,
194b : 제 2 축체결부,
200 : 중공축.

Claims (12)

  1. 차륜(10)과 차축(20)을 갖는 철도차량의 구동장치에 있어서,
    철도차량에 고정되고, 상기 차축(20)이 관통되는 하우징(100);
    상기 차축(20)이 끼워지는 중공축(200);
    상기 하우징(100) 내에서 상기 하우징(100)과 상기 중공축(200) 사이에 설치되는 견인모터(160);
    상기 하우징(100) 내에서 상기 하우징(100)과 상기 중공축(200) 사이에 설치되는 마그네틱 감속기(180):
    상기 견인모터(160)의 토오크를 상기 마그네틱 감속기(180)로 전달하는 모터체결부(190); 및
    상기 마그네틱 감속기(180)의 토오크를 상기 중공축(200)으로 전달하는 축체결부(194);를 포함하고,
    상기 견인모터(160)는,
    상기 하우징(100)에 설치되는 견인모터 고정자(162); 및
    상기 견인모터 고정자(162)로부터 상대 회전하며, 상기 차축(20)과 동심원을 이루는 견인모터 회전자(164);로 구성되고,
    상기 마그네틱 감속기(180)는,
    상기 차축(20)과 동심원을 이루는 고속회전자(182); 및
    상기 고속회전자(182)의 둘레에서 상대 회전하는 저속회전자(184);로 구성되며,
    상기 모터체결부(190)는 상기 견인모터 회전자(164)와 상기 고속회전자(182) 사이에 연결되고,
    상기 축체결부(194)는 상기 저속회전자(184)와 상기 중공축(200) 사이에 연결되며,
    상기 중공축(200)은 상기 차축(20)과 간격을 유지하면서 끼워지고,
    상기 중공축(200)과 상기 차축(20) 사이를 연결하는 커플링(170)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 견인모터 회전자(164)와 상기 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하는 베어링(150)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속회전자(182)와 상기 중공축(200) 사이에는 회전을 지지하는 베어링(150)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 차륜(10)과 차축(20)을 갖는 철도차량의 구동장치에 있어서,
    철도차량에 고정되고, 상기 차축(20)이 관통되는 하우징(100);
    상기 차축(20)이 끼워지는 중공축(200);
    상기 하우징(100) 내에서 상기 하우징(100)과 상기 중공축(200) 사이에 설치되는 견인모터(160);
    상기 하우징(100) 내에서 상기 견인모터(160)의 일측에 위치하고, 상기 하우징(100)과 상기 중공축(200) 사이에 설치되는 제 1 마그네틱 감속기(180a):
    상기 하우징(100) 내에서 상기 견인모터(160)의 타측에 위치하고, 상기 하우징(100)과 상기 중공축(200) 사이에 설치되는 제 2 마그네틱 감속기(180b):
    상기 견인모터(160)의 토오크 일부를 상기 제 1 마그네틱 감속기(180a)로 전달하는 제 1 모터체결부(190a);
    상기 견인모터(160)의 토오크 일부를 상기 제 2 마그네틱 감속기(180b)로 전달하는 제 2 모터체결부(190b);
    상기 제 1 마그네틱 감속기(180a)의 토오크를 상기 중공축(200)으로 전달하는 제 1 축체결부(194a);
    상기 제 2 마그네틱 감속기(180b)의 토오크를 상기 중공축(200)으로 전달하는 제 2 축체결부(194b);를 포함하고,
    상기 견인모터(160)는,
    상기 하우징(100)에 설치되는 견인모터 고정자(162); 및
    상기 견인모터 고정자(162)로부터 상대 회전하며, 상기 차축(20)과 동심원을 이루는 견인모터 회전자(164);로 구성되고,
    상기 제 1 마그네틱 감속기(180a)는,
    상기 차축(20)과 동심원을 이루는 제 1 고속회전자(182a); 및
    상기 제 1 고속회전자(182a)의 둘레에서 상대 회전하는 제 1 저속회전자(184a);로 구성되며,
    상기 제 2 마그네틱 감속기(180b)는,
    상기 차축(20)과 동심원을 이루는 제 2 고속회전자(182b); 및
    상기 제 2 고속회전자(182b)의 둘레에서 상대 회전하는 제 2 저속회전자(184b);로 구성되며,
    상기 제 1 모터체결부(190a)는 상기 견인모터 회전자(164)와 상기 제 1 고속회전자(182a) 사이에 연결되고, 그리고
    상기 제 2 모터체결부(190b)는 상기 견인모터 회전자(164)와 상기 제 2 고속회전자(182b) 사이에 연결되며,
    상기 제 1 축체결부(194a)는, 상기 제 1 저속회전자(184a)와 상기 중공축(200) 사이에 연결되고, 그리고
    상기 제 2 축체결부(194b)는, 상기 제 2 저속회전자(184b)와 상기 중공축(200) 사이에 연결되며,
    상기 중공축(200)은 상기 차축(20)과 간격을 유지하면서 끼워지고,
    상기 중공축(200)과 상기 차축(20) 사이를 연결하는 커플링(170)이 상기 중공축(200)의 양단에 각각 더 구비되는 것을 특징으로 하는 견인모터와 마그네틱 감속기를 이용한 철도차량용 일체형 구동장치.
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