KR102625857B1 - 전기자동차용 구동모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기자동차용 구동모터에 관한 것으로서, 코일이 권선된 코어가 결합되고 내주면에 고정자가 장착되는 모터 하우징, 상기 코일에서 생성된 전자기장에 의해 회전되는 영구자석 및 회전축을 포함하는 회전자, 상기 모터 하우징의 양단에 각각 장착되고 중앙에는 커버 관통공이 형성되는 프런트 커버 및 리어 커버;를 포함하는 구동모터에 있어, 상기 프런트 커버의 커버 관통공에 프런트 베어링부가 장착되고, 상기 리어 커버의 커버 관통공에 리어 베어링부가 장착되며, 상기 리어 커버에는 리어 베어링를 고정 및 지지하는 레졸버가 결합된다.
본 발명에 의한 전기자동차용 구동모터는 구동모터의 베어링 장착구조를 개선하여 차량 노후 및 운행 중 충격발생으로 인한 베어링의 손상사 파손 이물이 구동모터의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 운행도중 차량이 정지되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의한 전기자동차용 구동모터는 구동모터의 베어링 장착구조를 개선하여 차량 노후 및 운행 중 충격발생으로 인한 베어링의 손상사 파손 이물이 구동모터의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 운행도중 차량이 정지되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 전기자동차용 구동모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동모터의 베어링 장착구조를 개선하여 베어링의 파손 이물이 구동모터의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 한 전기자동차용 구동모터에 관한 것이다.
최근 자동차는 연소식 엔진을 사용하는 자동차에서 환경친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차나 전기자동차에 대하여 활발한 연구 개발이 진행되고 있다.
하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 전기에너지로 구동되는 모터를 연계하여 두 가지의 동력원으로 차량을 구동하고, 전기자동차는 전기에너지로 구동되는 모터만으로 구동하는 만큼, 배기가스에 의한 환경오염의 감소와 함께 연비향상의 효과로 인하여 미국과 일본을 중심으로 최근 각광을 받고 있는 현실대안적인 차세대 자동차로 자리매김하고 있다.
이러한 하이브리드 자동차나 전기자동차에는 전기모터를 구동하기 위한 구동원으로 고용량 배터리가 장착되어 필요시 모터로 전력을 공급하고 차량의 감속, 정지시 재생동력원으로부터 생성되는 전기에너지를 배터리로 충전하는 역할을 하고 있다.
이와 같은 차량용 전기모터는 크게 영구자석과 같은 다수의 자성체가 구비된 회전자, 상기 회전자를 회전시키기 위해 전자기력을 생성하는 고정자, 상기 회전자의 회전작동 및 고정자를 지지하는 모터 하우징으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 모터 하우징의 양측에는 회전자의 회전작동 및 지지를 위하여 모터 베어링이 장착된다.
구체적으로, 상기 모터 베어링의 기능을 살펴보면, 상기 모터 베어링은 고정자와 회전자 사이의 전자기력에 의해 발생하는 힘을 이용하여 회전자의 회전운동을 가능하게 하고, 경방향으로 회전자를 지지 및 정위치하게 하여 고정자와 회전자의 경방향 간격으로 에어 갭을 유지시켜주며, 축방향으로 회전자의 레졸버 로터와 하우징 커버에 고정된 레졸버 스테이터를 정위치시켜 회전위치를 측정하여 모터 회전제어 신호를 발생하게 한다.
그러나 종래의 전기자동차용 구동모터는 모터 베어링이 내부의 개방된 공간을 향하고 있어서 차량 노후 또는 운행 중 충격발생으로 인한 모터 베어링의 파손시 이불(케이지, 레이스) 등이 구동모터의 내부로 유입되어 절연파괴를 일으키는 문제점이 있었다.
특히, 전기자동차에서 모터 베어링의 파손 및 파손 이물이 구동모터의 내부로 유입되어 절연파괴 등으로 고장을 일으키면 차량 정지로 도로상에서 위험한 상황을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 구동모터의 베어링 장착구조를 개선하여 차량 노후 및 운행 중 충격발생으로 인한 베어링의 손상사 파손 이물이 구동모터의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 전기자동차용 구동모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 전기자동차용 구동모터는 코일이 권선된 코어가 결합되고 내주면에 고정자가 장착되는 모터 하우징, 상기 코일에서 생성된 전자기장에 의해 회전되는 영구자석 및 회전축을 포함하는 회전자, 상기 모터 하우징의 양단에 각각 장착되고 중앙에는 커버 관통공이 형성되는 프런트 커버 및 리어 커버;를 포함하는 구동모터에 있어, 상기 프런트 커버의 커버 관통공에 프런트 베어링부가 장착되고, 상기 리어 커버의 커버 관통공에 리어 베어링부가 장착되며, 상기 리어 커버에는 리어 베어링를 고정 및 지지하는 레졸버가 결합된다.
그리고 상기 프런트 베어링부는 상기 프런트 커버의 커버 관통공의 외측에 장착되는 프런트 베어링; 상기 프런트 커버의 커버 관통공의 내측에 장착되는 유입 차단구; 및 상기 프런트 커버의 외측에 결합되고 상기 프런트 베어링의 외륜을 지지하는 베어링 스테이터;를 포함한다.
여기서, 상기 프런트 커버의 커버 관통공의 내면에는 프런트 베어링과 유입 차단구를 구획할 수 있도록 격벽이 형성될 수 있다.
또한, 상기 프런트 베어링이 장착되는 회전자의 회전축에는 프런트 베어링의 내륜을 지지하는 베어링 고정구가 장착될 수 있다.
그리고 상기 리어 베어링부는 상기 리어 커버의 커버 관통공의 외측에 장착되는 리어 베어링; 상기 리어 커버의 커버 관통공의 내측에 장착되는 유입 차단구; 상기 리어 베어링의 외륜과 유입 차단구의 사이에 장착되는 스프링;을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전자의 회전축과 유입 차단구의 사이의 폭은 레졸버 로터와 레졸터 스테이터의 간격보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 전기자동차용 구동모터는 구동모터의 베어링 장착구조를 개선하여 차량 노후 및 운행 중 충격발생으로 인한 베어링의 손상사 파손 이물이 구동모터의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 운행도중 차량이 정지되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 구동모터를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 구동모터를 구성하는 프런트 베어링부를 나타낸 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 구동모터를 구성하는 리어 베어링부를 나타낸 확대 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 구동모터를 구성하는 프런트 베어링부를 나타낸 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 구동모터를 구성하는 리어 베어링부를 나타낸 확대 단면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 구동모터를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 구동모터를 구성하는 프런트 베어링부를 나타낸 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 구동모터를 구성하는 리어 베어링부를 나타낸 확대 단면도이다.
본원발명인 전기자동차용 구동모터(100)는 모터(200), 프런트 베어링부(300), 리어 베어링부(400), 레졸버(500)를 포함한다.
여기서, 상기 모터(200)는 도시된 도면 이외에도 다양하게 형성될 수 있으며, 본원발명에서 상기 모터(200)는 코일이 권선된 코어가 결합되고 내주면에 고정자(220)가 장착되는 모터 하우징(210), 상기 코일에서 생성된 전자기장에 의해 회전되는 영구자석 및 회전축을 포함하는 회전자(230), 상기 모터 하우징(210)의 양단에 각각 장착되고 중앙에는 커버 관통공(242, 252)이 형성되는 프런트 커버(240) 및 리어 커버(250)로 구성되는 예를 들어 설명하기로 한다.
이때, 상기 회전자(230)의 회전축(232)은 접촉에 따른 손상 등을 방지할 수 있도록 열처리 및 연마 처리된다.
상기 프런트 베어링부(300)는 프런트 커버(240)에 장착된다.
그리고 상기 프런트 베어링부(300)는 상기 프런트 커버(240)의 커버 관통공(242)의 외측에 장착되는 프런트 베어링(310), 상기 프런트 커버(240)의 커버 관통공(242)의 내측에 장착되는 유입 차단구(320), 상기 프런트 커버(240)의 외측에 결합되고 상기 프런트 베어링(310)의 외륜(314)을 지지하는 베어링 스테이터(330)로 구성된다.
즉, 상기 프런트 베어링부(300)는 프런트 커버(240)를 구성하는 커버 관통공(242)의 외측에 프런트 베어링(310)을 장착하고, 상기 커버 관통공(242)의 내측에는 유입 차단구(320)를 장착하며, 상기 프런트 커버(240)의 외측에는 베어링 스테이터(330)를 장착하여, 상기 프런트 베어링(310)이 차량 노후 및 주행중 충격에 의한 파손시에도 프런트 베어링(310)의 이물이 모터 하우징(210)의 내부로 유입되는 것을 차단하게 된다.
구체적으로, 상기 프런트 베어링부(300)는 커버 관통공(242)의 외측에 프런트 베어링(310)을 배치하고 내측에 유입 차단구(320)를 장착하여 프런트 베어링(310)의 파손시 상기 유입 차단구(320)가 프런트 베어링(310)의 이물을 차단하여 모터 하우징(210)의 내부로 유입되는 것을 차단하게 된다.
이때, 상기 프런트 커버(240)의 커버 관통공(242)의 내면에는 프런트 베어링(310)과 유입 차단구(320)를 구획할 수 있도록 격벽(244)이 형성된다.
즉, 상기 격벽(244)은 프런트 베어링(310)과 유입 차단구(320)를 구획할 뿐만 아니라 상기 프런트 베어링(310)과 유입 차단구(320)의 위치를 안내 및 고정하고 충격이 전달되는 것을 차단하게 된다.
그리고 상기 유입 차단구(320)와 회전자(230)의 회전축(232)의 사이 간격(G1)은 모터(200)를 구성하는 고정자(220)와 회전자(230)의 사이에 형성되는 간격(G2)보다 작게 형성되는데, 이는 프런트 베어링(310)의 파손시 유입 차단구(320)와 회전자(230)의 회전축(232)이 차단막 역할을 하고, 상기 고정자(220)와 회전자(230)의 접촉에 의한 절연파괴를 방지하기 위함이다.
더불어, 상기 유입 차단구(320)는 회전자(230)의 회전축(232)과 접촉에 따른 손상을 방지할 수 있도록 알루미늄 재질과 이종의 인서터 다이캐스팅 재질로 형성된다.
그리고 상기 프런트 베어링(310)이 장착되는 회전자(230)의 회전축(232)에는 프런트 베어링(310)의 내륜(312)을 지지하는 베어링 고정구(340)가 장착되어, 상기 베어링 스테이터(330)와 함께 프런터 베어링(310)을 안정적으로 지지하게 된다.
다음으로, 상기 프런트 베어링부(300)를 구성하는 유입 차단구(320)에는 온도 과열에 따른 화재를 방지할 수 있도록 온도센서(600)가 선택적으로 장착될 수 있다.
상기 리어 베어링부(400)는 리어 커버(250)에 장착된다.
그리고 상기 리어 베어링부(400)는 리어 커버(250)의 커버 관통공(252)의 외측에 장착되는 리어 베어링(410), 상기 리어 커버(250)의 커버 관통공(252)의 내측에 장착되는 유입 차단구(420), 상기 리어 베어링(410)의 외륜(414)과 유입 차단구(420)의 사이에 장착되는 스프링(430)으로 구성된다.
즉, 상기 리어 베어링부(400)는 상기 리어 베어링부(400)는 커버 관통공(252)의 외측에 리어 베어링(410)을 배치하고 내측에 유입 차단구(420)를 장착하여 리어 베어링(410)의 파손시 리어 베어링(410)의 이물이 모터 하우징(210)의 내부로 유입되는 것을 차단하게 된다.
그리고 상기 리어 베어링부(400)는 열에 의하여 회전자(230)가 늘어날 때 리어 베어링(410)이 슬라이딩 작동을 하게 된다.
즉, 상기 리어 베어링부(400)와 프런트 베어링부(300)는 최초 회전자(230)의 양단을 각각 지지하며, 열에 의한 회전자(230)의 변형시 상기 리어 베어링부(400)의 리어 베어링(410)이 슬라이딩 작동을 하게 된다.
보충설명하면, 상기 리어 베어링(410)은 최초 스프링(430)의 탄성에 의하여 회전자(230)에 지지되고, 열에 의한 상기 회전자(230)의 변형시 함께 리어 베어링부(400)의 방향으로 이동하여 압축되며, 열의 제거시 상기 스프링(330)의 탄성에 의해 회전자(230)의 회전축(232)을 지지하게 된다.
그리고 상기 회전자(230)의 회전축(232)과 유입 차단구(420)의 사이의 폭(G3)은 레졸버 로터(520)와 레졸터 스테이터(510)의 간격(G4)보다 작게 형성되는데, 이는 리어 베어링(410)의 파손시 유입 차단구(420)와 회전자(230)의 회전축(232)이 차단막 역할을 하고, 레졸버(500)의 이상으로 인한 차량정지를 방지하기 위함이다.
또한, 상기 리어 베어링(410)이 장착되는 회전자(230)의 회전축(232)에는 리어 베어링(410)의 내륜(412)을 지지하는 베어링 고정구(440)가 장착되어, 상기 레졸버 스테이터(510)와 함께 리어 베어링(410)을 안정적으로 지지하게 된다.
다음으로, 상기 리어 베어링부(400)를 구성하는 유입 차단구(420)에는 온도 과열에 따른 화재를 방지할 수 있도록 온도센서(600)가 선택적으로 장착될 수 있다.
상기 레졸버(500)는 리어 커버(250)와 결합되고 리어 베어링부(400)를 고정 및 지지하게 된다.
그리고 상기 레졸버(500)는 상기 리어 커버(250)의 외측에 결합되고 상기 리어 베어링(410)의 외륜(414)을 지지하는 중공형상의 레졸버 스테이터(510) 및 상기 회전자(230)에 장착되는 레졸버 로터(520)로 구성된다.
즉, 상기 레졸버(500)는 리어 커버(250)의 외측으로 중공형상의 레졸버 스테이터(510)를 장착한 후 상기 레졸버 스테이터(510)의 외측으로 레졸버 로터(520)를 통해 고정하게 된다.
상기와 같이 구성되는 모터 레졸버 장착구조를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 코일이 권선된 코어가 결합되고 내주면에 고정자(220)가 장착되는 모터 하우징(210), 상기 코일에서 생성된 전자기장에 의해 회전되는 영구자석 및 회전축을 포함하는 회전자(230), 상기 모터 하우징(210)의 양단에 각각 장착되고 중앙에는 커버 관통공(242, 252)이 형성되는 프런트 커버(240) 및 리어 커버(250)로 구성되는 모터(200)를 구성한다.
그리고 상기 프런트 커버(240)에 커버 관통공(242)의 외측에 장착되는 프런트 베어링(310), 상기 프런트 커버(240)의 커버 관통공(242)의 내측에 장착되는 유입 차단구(320), 상기 프런트 커버(240)의 외측에 결합되고 상기 프런트 베어링(310)의 외륜(314)을 지지하는 베어링 스테이터(330), 상기 프런트 베어링(310)이 장착되는 회전자(230)의 회전축(232)에 장착되고 프런트 베어링(310)의 내륜(312)을 지지하는 베어링 고정구(340)로 구성되는 프런트 베어링부(300)를 장착한다.
다음으로, 상기 리어 커버(250)에 커버 관통공(252)의 외측에 장착되는 리어 베어링(410), 상기 리어 커버(250)의 커버 관통공(252)의 내측에 장착되는 유입 차단구(420), 상기 리어 베어링(410)의 외륜(414)과 유입 차단구(420)의 사이에 장착되는 스프링(430)으로 구성되는 리어 베어링부(400)를 장착한다.
그리고 상기 리어 커버(250)의 외부로 상기 리어 베어링(410)의 외륜(414)을 지지하는 중공형상의 레졸버 스테이터(510) 및 상기 회전자(230)에 장착되는 레졸버 로터(520)로 구성되는 레졸버(500)를 장착하면 전기자동차용 구동모터(100)의 조립은 완료된다.
여기서, 상기 전기자동차용 구동모터의 조립순서는 상기와 다르게 이루어질 수 있음을 밝힌다.
이와 같이, 본원발명인 전기자동차용 구동모터는 차량 노후 및 운행 중 충격발생으로 인한 베어링의 손상사 파손 이물이 구동모터의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전기자동차용 구동모터
200 : 모터 210 : 모터 하우징
220 : 고정자 230 : 회전자
232 : 회전축 240 : 프런트 커버
242 : 커버 관통공 244 : 격벽
250 : 리어 커버 252 : 커버 관통공
300 : 프런트 베어링부 310 : 프런트 베어링
320 : 유입 차단구 330 : 베어링 스테이터
340 : 베어링 고정구 400 : 리어 베어링부
410 : 리어 베어링 420 : 유입 차단구
430 : 스프링 500 : 레졸버
510 : 레졸버 스테이터 520 : 레졸버 모터
200 : 모터 210 : 모터 하우징
220 : 고정자 230 : 회전자
232 : 회전축 240 : 프런트 커버
242 : 커버 관통공 244 : 격벽
250 : 리어 커버 252 : 커버 관통공
300 : 프런트 베어링부 310 : 프런트 베어링
320 : 유입 차단구 330 : 베어링 스테이터
340 : 베어링 고정구 400 : 리어 베어링부
410 : 리어 베어링 420 : 유입 차단구
430 : 스프링 500 : 레졸버
510 : 레졸버 스테이터 520 : 레졸버 모터
Claims (8)
- 코일이 권선된 코어가 결합되고 내주면에 고정자가 장착되는 모터 하우징, 상기 코일에서 생성된 전자기장에 의해 회전되는 영구자석 및 회전축을 포함하는 회전자, 상기 모터 하우징의 양단에 각각 장착되고 중앙에는 커버 관통공이 형성되는 프런트 커버 및 리어 커버;를 포함하는 구동모터에 있어서,
상기 프런트 커버의 커버 관통공에 프런트 베어링부가 장착되고, 상기 리어 커버의 커버 관통공에 리어 베어링부가 장착되며, 상기 리어 커버에는 리어 베어링를 고정 및 지지하는 레졸버가 결합되고,
상기 리어 베어링부는,
상기 리어 커버의 커버 관통공의 외측에 장착되는 리어 베어링;
상기 리어 커버의 커버 관통공의 내측에 장착되는 유입 차단구; 및
상기 리어 베어링의 외륜과 유입 차단구의 사이에 장착되는 스프링;을 포함하는 전기자동차용 구동모터.
- 제1항에 있어서, 상기 프런트 베어링부는,
상기 프런트 커버의 커버 관통공의 외측에 장착되는 프런트 베어링;
상기 프런트 커버의 커버 관통공의 내측에 장착되는 유입 차단구; 및
상기 프런트 커버의 외측에 결합되고 상기 프런트 베어링의 외륜을 지지하는 베어링 스테이터;를 포함하는 것인 전기자동차용 구동모터.
- 제2항에 있어서,
상기 프런트 커버의 커버 관통공의 내면에는 프런트 베어링과 유입 차단구를 구획할 수 있도록 격벽이 형성되는 것인 전기자동차용 구동모터.
- 제2항에 있어서,
상기 프런트 베어링이 장착되는 회전자의 회전축에는 프런트 베어링의 내륜을 지지하는 베어링 고정구가 장착되는 것인 전기자동차용 구동모터.
- 제2항에 있어서,
상기 유입 차단구와 회전자의 회전축의 사이 간격은 모터를 구성하는 고정자와 회전자의 사이에 형성되는 간격보다 작게 형성되는 것인 전기자동차용 구동모터.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 회전자의 회전축과 유입 차단구의 사이의 폭은 레졸버 로터와 레졸터 스테이터의 간격보다 작게 형성되는 것인 전기자동차용 구동모터.
- 제1항에 있어서,
상기 프런트 베어링부와 리어 베어링부에는 온도를 측정할 수 있도록 온도센서가 장착되는 것인 전기자동차용 구동모터.
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