KR20070118802A - 전기자동차용 동력 분리형 멀티 모터장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동력을 제공하는 하나의 전기모터(1), 상기 전기모터(1)의 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트(2), 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트(2)에 감겨있는 구동력의 발생부인 로터(권선)(3,4),상기 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트의(2)의 끝 부분에 연결되어진 동력 발전기인 제너레이터(5), 동력발전기인 제너레이터(5)에 연결되어진 전원의 공급, 보관 장치인 축전지(6), 구동력을 제공하는 전기모터를 제어하는 콘트롤러(7)를 포함하는 전기자동차용 모터에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 적어도 두 개 이상의 로터(권선)를 하나의 샤프트에 연결 설치하여 구성함으로써 운행상태 등의 정보에 의한 콘트롤러의 제어에 따라 두 개 이상의 로터(권선)를 이용하여 합일 또는 개별적으로 구동력을 분리 제공하며, 한 개의 회전축인 샤프트에서 발생하는 구동에너지를 2개 이상의 로터(권선)를 통하여 차량에 필요한 두 가지 이상의 동력에너지로 개별적으로 분리하여 관리, 운용할 수 있으며 운행상태에 따라 차량운행에 필요한 동력 부 또는 차량의 전기장치 등에 필요한 전원을 공급하는 장치인 축전지에 에너지를 개별적으로 분리 공급하여 한 개의 회전축인 샤프트에서 발생되는 구동 에너지를 합일 또는 개별적으로 분리하여 효율적으로 관리 운행하여 별도의 전력소모 없이 축전지의 소모된 에너지를 자체적으로 공급할 수 있는 전기자동차용 동력 분리형 전기모터 시스템으로 하나의 전기 모터를 구동시켜 차량운행에 필요한 동력과 차량의 전기장치의 전원을 공급하는 장치인 축전지에 필요한 동력을 동시에 합일 또는 개별적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

전기자동차, 전기모터, 샤프트, 로터(권선), 제너레이터, 축전지

Description

전기자동차용 동력 분리형 멀티 모터장치{A Multi Motor Device for Electric Vehicle}

본 발명에 따른 전기자동차용 모터장치의 구성을 나타내는 사시도 이다

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제 1 전기모터

2 : 샤프트

3 : 로터(권선)

4 : 로터(권선)

5 : 제너레이터

6 : 축전지

7 : 콘트롤러

본 발명은 전기자동차용 동력분리형 모터장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 자동차 및 그와 유사한 운송기기에 적어도 한 개의 전기모터를 이용하여 구동력을 발생하는 회전축인 한 개의 샤프트에 두 개 이상의 로터(권선)를 콘트롤러의 제어에 따라 필요한 동력을 합일 또는 개별적으로 동력을 제공하는 동력 분리형 전기자동차용 모터장치에 관한 것이다.

전기자동차(Electric vehicle ; EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서 가솔린 자동차가 출현되기 훨씬 이전인 1873년 영국의 알 데이비슨(R. Davidson)에 의해 최초로 제작되었으나 1차 세계대전 후 가솔린 자동차의 급속한 발전으로 인하여 일반의 관심에서 멀어져 자취를 감추게 되었다.

그러나 80년대에 이르러 자동차 배출가스에 의한 공해문제가 대두되면서 그 해법으로 전기자동차의 사용이 제시되었으나, 축전지기술부족으로 상용화가 미루어져왔다. 이에, 90년대 초반에 이르러 축전지 신기술의 가능성이 창출되며 미국을 중심으로 급속하게 전기자동차의 개발이 추진되었다. 특히 미국의 경우 자동차회사의 강한 반발에도 불구하고 캘리포니아 주정부에서는 1998년부터 전기자동차 사용을 의무화하는 ZEV(Zero Emission Vehicle) 규제를 입법화하면서 전기자동차 개발이 본격화되었으나, 축전지기술의 개발이 기대에 미치지 못하면서 ZEV규제를 2003년으로 연기하였으며, 최근 들어 CO₂규제와 관련하여 전기자동차의 발전 전망이 높아지고 있다.

전기차가 실용화되기 위한 여러 가지 기술들 중 모터/제어기술이 발달하여 고출력, 소형이면서 효율이 높은 시스템이 개발되고 있고 특히 모터부문에서 많은 발전이 있었다.

한편, 전술한 전기자동차의 모터장치는 일반적으로 모터에 장착된 구동력을 발생시키는 하나의 샤프트에 장착된 하나의 로터(권선)에서 발생되는 동력만으로 차량 운행에 필요한 동력과 차량에 장착되어진 전기, 전자 장치물 등에 필요한 동력을 동시에 모두 공급하나, 이처럼 차량에 소요되는 모든 동력을 원활하게 공급하기 위하 여는 많은 양의 배터리의 힘을 필요로 하여 배터리의 가격이 고가인 점과 무게로 인하여 채택하기에는 부담스러울 수밖에 없으며 특히, 최근 들어 점차 복잡해져가는 소비자의 요구에 따라 요구되는 다양한 전기, 전자 장치에 필요한 동력원으로 인하여 배터리의 전력소모가 증가하여 차량주행 중에 필요한 배터리의 양이 증가하는 점과 이로 인한 구동력, 주행거리의 감소 등은 전기 자동차의 발전에 많은 저해 요소로서 작용되고 있다.

특히, 대형 전기자동차에 비해 저출력의 전기모터를 사용하는 소형 전기자동차의 경우, 저출력의 전기모터로 차량 운행 중에 필요한 동력과 차량에 장착되어진 전기, 전자 장치로 인하여 더욱 더 많은 양의 배터리의 힘을 요구하게 되며 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 고출력의 전기배터리를 사용하는 것을 고려해 볼 수 있으나, 평상의 주행에서 필요한 출력 이상의 고출력 전기배터리를 사용한다는 것은 배터리의 사용량 및 제작단가를 증가시키므로 이를 채택하는 것이 용이하지 않다는 문제점 등이 있다.

이에, 본 발명에 따른 발명자는 전술한 문제점을 극복하기 위해 지속적인 연구를 수행하던 중 전기자동차용 모터장치의 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트에 적어도 두 개 이상의 로터(권선)를 설치한 후 필요시 콘트롤러의 제어에 따라 하나 또는 두개의 로터(권선)를 합일 또는 개별적으로 사용하여 구동력이 필요할 경우 출력의 요구량에 따라 한개 또는 전체의 로터(권선)를 합일 또는 개별적으로 분리 작동시킴으로써 원하는 출력의 구동력을 원활하게 합일 또는 분리 제공할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 구동력을 제공하는 하나의 샤프트에 두 개 이상의 로터(권선)로 모터장치를 구성하여 필요시에 따라 콘트롤러의 제어로 하나 또는 전체의 로터(권선)를 이용하여 운행하고, 이를 이용하여 차량운행에 필요한 동력과 축전지의 필요전력을 합일 또는 개별적으로 분리 제공하는 것에 기술적 과제가 있다.

본 발명은 구동력을 제공하는 하나의 전기모터, 상기 전기모터의 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트, 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트에 감겨있는 구동력의 발생부인 로터(권선),상기 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트의 끝 부분에 연결되어진 동력 발전기인 제너레이터, 동력발전기인 제너레이터에 연결되어진 전원 의 공급, 보관 장치인 축전지, 구동력을 제공하는 전기모터를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 전기자동차용 모터장치를 제공한다.

본 발명에 따른 전기자동차용 동력분리형 모터장치는 화석연료를 이용하여 구동력을 제공하는 자동차 엔진과 같이 전기자동차에 구동력을 제공하는 것으로서, 전기모터를 이용한 자동차등의 운송수단 및 전기모터를 이용한 모든 기계, 전기장치에 구동력을 제공하는 것이라면 어떠한 것이라도 본 발명에의 동력분리형 전기모터장치에 해당될 것이다.

본 발명에 따른 동력 분리형 전기모터장치를 구성하는 전기모터는 구동력을 제공하는 하나의 샤프트에 적어도 두 개 이상의 로터(권선)가 혼합된 형태로 연결 설치되도록 구성되며, 필요에 따라 네 개, 여섯 개 또는 여덟 개 등 다수의 로터(권선)를 혼합된 형태로 구성할 수 있는 바, 이는 전기자동차에게 필요한 동력 즉, 구동력에 따라 단수 또는 복수로 합일 또는 개별적으로 분리, 선택하여 사용할 수 있으나, 그 사용개수는 이에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 동력 분리형 전기자동차용 전기모터장치는 구동력을 발생시키는 하나의 샤프트에 적어도 두 개 이상의 로터(권선)를 콘트롤러의 제어 지시에 따라 합일 또는 개별적으로 작동시켜 주행조건 및 동력 요구 사항에 따라 보다 큰 동력을 필요로 하는 경우에는 합일하여 주동력을 제공하고 주행 상태에 따라 작은 동력을 필요로 할 때는 주동력과 축전지로 개별적으로 분리 제공하여 구동력을 제공하는 한 개의 샤프트에서 발생되는 구동력을 두개 이상의 복수로 구성된 로터(권선)를 통하여 필요에 따라 합일 또는 개별적으로 분리 제공한다.

본 발명에 따른 샤프트는 상기 동력 분리형 전기모터의 내부에 연결설치 되어 회전에 의한 구동력을 발생시켜 모터장치의 다른 구성으로 전달하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위하여 당 업계에서 통상적으로 사용되는 샤프트가 아닌 동력 분리형 전기모터 구조에 맞게끔 제작되어야 한다.

본 발명에 따른 로터(권선)는 상기 샤프트에 연결되어 회전 구동하여 구동력을 발생시켜 동력이 필요한 기계부에 전달하는 장치로서 일반적인 로터(권선)처럼 일원화 되어 한 개의 로터(권선)로 연결 설치되어 구동력이 필요한 기계부에 로터(권선)에서 발생된 구동력을 한곳에만 전달할 수 밖에 없는 로터(권선)가 아니므로 두개 이상의 복수의 로터(권선)에서 발생된 구동력을 합일 또는 개별적으로 구동력이 필요한 기계부에 구동력을 전달하기 위하여 당 업계에서 통상적으로 사용되는 로터(권선)가 아닌 동력 분리형 전기모터 구조에 맞게끔 제작되어야 한다.

이때, 상기 로터(권선)는 샤프트와 함께 동일한 방향으로 회전하지만 샤프트의 회전에 저항을 주지 않는다.

본 발명에 따른 제너레이터는 동력 분리형 전기모터장치의 일 측에 연결 설치되어 상기 샤프트 및 로터(권선)의 회전에 따른 구동력을 전달받아 동력을 전력으로 발전시켜 축전지로 공급하는 것으로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 제너레이터가 아닌 동력 분리형 전기모터 구조에 맞게끔 제작되어야 한다.

본 발명에 따른 축전지는 전기자동차에 장착된 전기, 전자장치 등의 전원이 필요한 곳에 전원을 공급하기 위하여 전원을 저장, 공급하는 장치로서 상기 제너레이터에 설치 연결되어 동력 분리형 전기모터에서 발생된 구동력을 전달받아 구동력 을 발전시키는 제너레이터를 통하여 전원을 보충 받는 전원 저장, 공급 장치로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 축전지라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

본 발명에 따른 콘트롤러는 일반적으로 장치된 기계류, 전기, 전자 제품 등에 설치 연결되어 장치된 기계류, 전기, 전자제품 등의 작동을 원활하게 하기 위한 제어 장치로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 장치가 아니라 상기 발명품인 동력 분리형 전기자동차용 전기모터에 맞게끔 특수하게 제작되어야 한다.

한편, 본 발명에 따른 동력 분리형 전기자동차용 전기모터장치는 전기모터의 외부에 별도의 하우징을 구비시켜 외부와 격리시킴으로써 외부의 충격 및 침수 등으로부터 전기모터를 보호하도록 구성할 수도 있다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 대표도 를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

대표도는 본 발명에 따른 동력 분리형 전기자동차용 전기모터장치의 구성을 나타내는 사시도로서 함께 설명한다.

대표도에 도시된 바와 같이, 본 발명은 구동력을 제공하는 하나의 전기모터(1), 상기 전기모터(1)의 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트(2), 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트(2)에 감겨있는 구동력의 발생부인 로터(권선)(3,4),상기 구동력을 발생하는 회전축인 샤프트의(2)의 끝 부분에 연결되어진 동력 발전기인 제너레이터(5), 동력발전기인 제너레이터(5)에 연결되어진 전원의 공급, 보관 장치인 축전지(6), 구동력을 제공하는 전기모터를 제어하는 콘트롤러(7)로 구성된다.

본 발명에 따른 동력 분리형 전기모터장치(1)를 구성하는 전기모터(1)는 구동력을 제공하는 하나의 샤프트(2)에 적어도 두 개 이상의 로터(권선)(3,4)가 혼합된 형태로 연결 설치되도록 구성되며, 필요에 따라 네 개, 여섯 개 또는 여덟 개 등 다수의 로터(권선)(3,4)를 혼합된 형태로 구성할 수 있는 바, 이는 전기자동차에게 필요한 동력 즉, 구동력에 따라 단수 또는 복수로 합일 또는 개별적으로 분리, 선택하여 사용할 수 있으나, 그 사용개수는 이에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 동력 분리형 전기자동차용 전기모터장치(1)는 구동력을 발생시키는 하나의 샤프트(2)에 적어도 두 개 이상의 로터(권선)(3,4)를 콘트롤러(7)의 제어 지시에 따라 합일 또는 개별적으로 작동시켜 주행조건 및 동력 요구 사항에 따라 보다 큰 동력을 필요로 하는 경우에는 합일하여 주동력을 제공하고 주행 상태에 따라 작은 동력을 필요로 할 때는 주동력과 별도로 축전지(6)로 개별적으로 분리 제공하여 축전지(6)에 여분의 동력을 제너레이터(5)를 통하여 충전 시킬 수 있도록 하여 구동력을 제공하는 한 개의 샤프트(2)에서 발생되는 구동력을 두개 이상의 복수로 구성된 로터(권선)(3,4)를 통하여 필요에 따라 합일 또는 개별적으로 분리 제공한다.

발명에 따른 전기모터(1)는 전기의 힘을 이용하여 구동력을 제공하는 것으로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 전기모터가 아닌 동력 분리형 전기자동차용 전기모터(1)로 특수 제작되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 샤프트(2)는 상기 동력 분리형 전기모터(1)의 내부에 연결설 치 되어 회전에 의한 구동력을 발생시켜 모터장치(1)의 다른 구성으로 전달하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위하여 당 업계에서 통상적으로 사용되는 샤프트가 아닌 동력 분리형 전기모터(1) 구조에 맞게끔 제작되어야 한다.

본 발명에 따른 로터(권선)(3,4)는 상기 샤프트(2)에 연결되어 회전 구동하여 구동력을 발생시켜 동력이 필요한 기계부에 전달하는 장치로서 일반적인 로터(권선)처럼 일원화 되어 한 개의 로터(권선)로 연결 설치되어 구동력이 필요한 기계부에 로터(권선)에서 발생된 구동력을 한곳에만 전달할 수 밖에 없는 로터(권선)가 아니므로 두개 이상의 복수의 로터(권선)(3,4)에서 발생된 구동력을 합일 또는 개별적으로 구동력이 필요한 기계부에 구동력을 전달하기 위하여 당 업계에서 통상적으로 사용되는 로터(권선)가 아닌 동력 분리형 전기모터(1) 구조에 맞게끔 제작되어야 한다.

이때, 상기 로터(권선)(3,4)는 샤프트와 함께 동일한 방향으로 회전하지만 샤프트의 회전에 저항을 주지 않는다.

본 발명에 따른 제너레이터(5)는 동력 분리형 전기모터장치(1)의 일 측에 연결 설치되어 상기 샤프트(2) 및 로터(권선)(3,4)의 회전에 따른 구동력을 전달받아 동력을 전력으로 발전시켜 축전지(7)로 공급하는 것으로서, 동력분리형 전기모터(1)의 구동력을 발생시키는 샤프트(2)의 축에 연결 설치되어야하므로 당 업계에서 통상적으로 사용되는 제너레이터가 아닌 동력 분리형 전기모터(1) 구조에 맞게끔 제작되어야 한다.

본 발명에 따른 축전지(6)는 전기자동차에 장착된 전기, 전자장치 등의 전원 이 필요한 곳에 전원을 공급하기 위하여 전원을 저장, 공급하는 장치로서 상기 제너레이터(5)에 설치 연결되어 동력 분리형 전기모터(1)에서 샤프트(2), 로터(권선)(3,4)를 통하여 발생된 구동력을 전달받아 구동력을 발전시키는 제너레이터(5)를 통하여 전원을 보충 받는 전원 저장, 공급 장치로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 축전지(6)라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

본 발명에 따른 콘트롤러(7)는 일반적으로 장치된 기계류, 전기, 전자 제품 등에 설치 연결되어 장치된 기계류, 전기, 전자제품 등의 작동을 원활하게 하기 위한 제어 장치로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 장치가 아니라 상기 발명품인 동력 분리형 전기자동차용 전기모터(1)에 맞게끔 특수하게 제작되어야 한다.

한편, 본 발명에 따른 동력 분리형 전기자동차용 전기모터장치(1)는 전기모터의 외부에 별도의 하우징을 구비시켜 외부와 격리시킴으로써 외부의 충격 및 침수 등으로부터 전기모터(1)를 보호하도록 구성할 수도 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전기자동차용 모터장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 전기자동차에 구비된 주 배터리 등의 전류공급수단을 이용하여 동력 분리형 전기모터장치(1)에 전류를 인가하면 상기 전기모터(1)의 구동력을 제공하는 하나의 샤프트(2)와 적어도 두 개 이상의 로터(권선)가 혼합된 형태로 연결 설치되어진 로터(권선)가 회전하며 구동력을 발생시키게 되며, 차량의 주행정보 등을 기초로 한 콘트롤러(7)의 제어지시에 따라 발생된 구동력을 전기자동차를 운행, 동작시키기 위한 동력으로 전부 사용할 수 있으며, 필요에 따라 차량 내에 장착되어진 전기, 전자 장치를 작동시키기 위한 전원 공급 장치인 축전지(7)로 구동력을 전달하여 축전지(6)의 소모된 전력을 충전하기 위하여 상기 샤프트(2) 와 로터(권선)(3,4)에서 발생된 동력을 제너레이터(5)로 전달 축전지(7)에 분리, 공급할 수 있는 전력으로 변환하여 축전지(7)에 공급 해 줄 수도 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 없다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 전기자동차용 동력 분리형 전기모터장치는 적어도 두 개 이상의 로터(권선)를 하나의 샤프트 축에 연결 설치하여 구성 하므로 써 콘트롤러의 제어지시에 따라 두개이상의 로터(권선)를 합일 또는 개별적으로 분리하여 동력을 제공하여 전기자동차 주행에 필요한 동력과 전기자동차에 장착 되어진 전기, 전자장치의 전원을 공급하는 축전지에도 동력을 제공하여 축전기자 자체적으로 재충전 할 수 있으므로 효율적인 배터리 관리를 제공하여 전기자동차의 큰 문제점인 동력의 효율화, 차량무게의 경량화에 많은 효과가 있다.

Claims (5)

1. 전기자동차용 모터장치에 있어서,

   구동력을 발생하는 회전축인 한 개의 샤프트에 구동력을 제공하는 두 개 이상의 로터(권선)가 설치되어, 상기 발생되는 동력을 주행에 필요한 동력이나 상기 모터에 설치연결 되어있는 제너레이터를 통하여 축전지의 충전까지 동력을 합일 또는 개별적으로 분리제공 할 수 있는 동력 분리형 샤프트, 로터(권선)를 포함하는 전기자동차용 모터장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 두 개 이상의 로터(권선)가 별도의 하우징 내부에 안착되어 외부로부터 격리되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 모터장치.
3. 제 1항에 있어서,

   구동력을 발생하는 회전축인 한 개의 샤프트에 구동력을 제공하는 두 개 이상의 로터(권선)로 모터장치를 구성하여 주행정보나 차량상태에 기초한 콘트롤러의 제어에 따라 합일 또는 개별적으로 하나의 로터(권선)만을 작동시켜 운행할 수도 있고, 필요시 나머지 로터(권선)에서 발생하는 구동력을 제너레이터를 통하여 축전지로 제공할 수 있도록 동력을 분리하여 제공할 수 있는 전기자동차용 동력 분리형 멀티 모터장치의 작동방법.
4. 제 1항에 있어서,

   구동력을 발생하는 회전축인 샤프트에 구동력을 제공하는 두 개 이상의 로터(권선)로 모터장치를 구성, 두개 이상의 로터(권선)를 포함하는 것을 특징으로 한 전기자동차용 모터장치.
5. 제 1항에 있어서,

   두 개 이상의 로터(권선)에서 발생하는 구동력을 콘트롤러의 제어에 따라 제너레이터를 통하여 축전지로 충전하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한 전기자동차용 모터장치 또는 모터장치 외부의 별도 장치물 .

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