KR20090045970A

KR20090045970A - 다단 회전자를 구비한 모터 및 그 모터를 사용한 구동장치

Info

Publication number: KR20090045970A
Application number: KR1020070111842A
Authority: KR
Inventors: 박계정
Original assignee: 박계정
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2009-05-11
Also published as: TW200937805A; TWI363467B; KR100946649B1; WO2009061114A2; WO2009061114A3

Abstract

본 발명은 동심으로 배치된 다단 회전자를 구비한 모터 및 그 모터를 구비한 구동장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 회전 중심축을 중심으로 다단으로 배치된 자석과 코일을 구비하고, 생산 단가를 낮추기 위하여 브레이크디스크가 모터의 하우징에 직접 체결가능한 모터 및 이를 구비한 구동장치에 관한 것이다.

본 발명의 일측면에 따른 모터는 고정축과, 회전자와, 고정자를 포함한다. 상기 회전자는 하우징과, 원통형 계철과, 복수의 자석을 구비한다. 상기 하우징은 상기 고정축에 회전가능하게 결합한다. 이를 위하여 상기 하우징은 원통벽과, 하우징디스크와, 탈착디스크를 구비한다. 상기 계철은 상기 하우징 내부에서 반경방향을 따라 적어도 1단 이상 배치되어 상기 하우징디스크의 일면에 결합한다.

상기 고정자는 고정디스크와, 전기자 철심과, 복수의 전기자 코일을 구비한다. 고정디스크는 상기 하우징의 내부에서 상기 고정축과 고정결합한다. 상기 전기자 철심은 상기 계철 및 상기 원통벽 각각의 사이에 배치되며 상기 고정디스크와 결합한다. 상기 전기자 코일은 상기 각각의 자석에 대향 하도록 상기 전기자 철심에 권선 된다.

전동기, 발전기, 모터, 구동장치, 다단, 캘리퍼, 브레이크디스크

Description

다단 회전자를 구비한 모터 및 그 모터를 사용한 구동장치{MOTOR HAVING ROTORS ARRANGED CONCENTRICALLY AND DRIVING APPARATUS HAVING THE MOTOR}

도 4은 종래의 모터의 개념도이다. 종래의 모터는 중심축(1)과, 고정자(5)와, 회전자(3)로 구성되어 있다. 회전자(3)는 계철(4)과, 상기 계철(4)에 고정된 영구자석(2)으로 구성되며, 회전가능하도록 중심축(1)에 베어링(6)으로 결합된다. 영구자석(2)은 계철(4)에 극성을 달리하여 결합된다.

고정자(5)는 전기자 철심에 코일이 권선되어 형성되며, 중심축(1)에 고정결합된다. 그리고 상기 코일에 전류가 공급되면 코일에 자기장이 발생된다. 따라서 상기 코일에 발생된 자기장이 영구자석(2)에 의한 자기장과 작용하여 기자력이 발생되고, 이 기자력에 의하여 회전자(3)는 중심축(1)을 중심으로 회전한다.

대기오염 문제로 인한 환경의 영향과 화석연료의 고갈로 인하여 전기 모터를 이용한 구동장치가 큰 주목을 받고 있다. 따라서 엔진을 주동력원으로 하고 전기 모터를 보조 동력원으로 이용하는 하이브리드자동차(Hybrid Vehicle) 등이 개발되어 상용화되고 있으며, 더 나아가 전기 모터를 주동력원으로 이용하는 전기자동차가 개발되고 있다. 따라서 갈수록 큰 출력을 낼 수 있는 전기 모터가 요구되고 있다.

그러나 종래의 모터는 영구자석 및 코일이 각각 1단으로 구성되어 있다. 그래서 종래의 모터는 충분한 출력을 내기 위해서 부피가 커져야 하였으며, 모터의 부피가 작을 경우 기자력이 매우 작아서 토크(torque)가 작았다. 그러므로 종래의 모터를 이용한 전기자동차는 충분한 고출력을 낼 수가 없기 때문에 전기자동차를 경량화시키기 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 모터를 구동장치에 사용하기 위하여 별도의 패드디스크가 필요하였다. 즉 구동장치의 브레이크디스크를 상기 패드디스크에 결합시키고, 상기 패드디스크를 종래 모터의 하우징에 결합시켜야 하였다. 이 경우 별도의 패드디스크를 제작하여야 하므로, 패드디스크를 제작하는 제조 공정이 필요하였고, 제조 원가가 높아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉 본 발명은 자동차, 모터사이클 및 기타 승물의 동력원으로 사용하기 위하여 소형으로 하더라도 강력한 출력을 낼 수 있는 모터를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 구동장치의 브레이크디스크가 모터의 하우징에 직접 체결가능한 모터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 모터를 이용한 구동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따른 모터는 고정축과, 회전자와, 고정자를 포함한다.

상기 회전자는 하우징과, 원통형 계철과, 복수의 자석을 구비한다. 상기 하우징은 상기 고정축에 회전가능하게 결합한다. 이를 위하여 상기 하우징은 원통벽과, 하우징디스크와, 탈착디스크를 구비한다. 상기 원통벽의 내부에는 상기 고정축이 위치한다. 상기 하우징디스크는 상기 원통벽의 일단이 상기 고정축으로 연장하여 상기 고정축과 회전가능하게 결합하도록 형성된다. 상기 탈착디스크는 상기 고정축에 회전가능하게 결합하고 상기 원통벽의 타단에 착탈가능하게 결합한다. 상기 계철은 상기 하우징 내부에서 반경방향을 따라 적어도 1단 이상 배치되어 상기 하우징디스크의 일면에 결합한다. 상기 자석은 상기 원통벽의 내주면 및 상기 계철의 원주면에 원주방향을 따라 서로 극성이 교차하게 고정된다.

상기 고정자는 고정디스크와, 전기자 철심과, 복수의 전기자 코일을 구비한다. 고정디스크는 상기 하우징의 내부에서 상기 고정축과 고정결합한다. 상기 전기자 철심은 상기 계철 및 상기 원통벽 각각의 사이에 배치되며 상기 고정디스크와 결합한다. 상기 전기자 코일은 상기 각각의 자석에 대향 하도록 상기 전기자 철심에 권선 된다. 그리고 상기 하우징디스크의 타면에는 브레이크디스크가 결합 가능하다.

또한, 상기의 모터에 있어서, 상기 자석은 상기 계철의 외주면 및 내주면에 고정되는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 고정자는 상기 고정축과 결합한 전기자 철심을 더 구비한다. 그리고 상기 전기자 철심에는 상기 자석과 대향 하도록 복수의 전기자 코일이 권선된다.

또한, 상기의 모터에 있어서, 상기 계철은 상기 회전디스크에 착탈 가능하게 결합한 것이 바람직하다.

또한, 상기의 모터에 있어서, 상기 고정디스크에 결합한 전기자 철심은 상기 고정디스크에 착탈 가능하게 결합한 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따른 구동장치는 상기의 모터와, 브레이크디스크와, 캘리퍼를 포함한다. 상기 브레이크디스크는 상기 모터의 하우징디스크의 타면과 결합한다. 그리고 상기 캘리퍼는 상기 브레이크디스크의 회전을 구속하기 위하여 상기 브레이크디스크의 일측에 설치된다.

또한, 상기의 구동장치에 있어서, 상기 브레이크디스크는 상기 하우징디스크의 타면에 착탈 가능하게 고정 결합한 것이 바람직하다.

또한, 상기의 구동장치에 있어서, 상기 캘리퍼는 상기 고정축의 일측에 고정된 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 다단 및 다수 열로 구성된 고정자와 회전자를 구비한 모터를 제공하여 부피는 작으면서 큰 토크를 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 브레이크디스크를 상기 모터의 하우징에 직접 체결 할 수 있어서, 구동장치의 제조 원가를 낮출 수 있다.

또한 상기의 모터를 사용한 구동장치를 제공하여 구동성능이 우수한 자동차 , 승물 또는 모터사이클을 구현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 다단 회전자를 구비한 모터 및 이를 구비한 구동장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 다단 회전자를 구비한 모터의 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 다단 회전자를 구비한 모터의 일실시예의 단면도이다.

도 1에 따른 모터는 고정축(210)과, 회전자(220)와, 고정자(240)를 포함한다.

회전자(220)는 하우징과, 계철(223)과, 자석(225, 227, 229)를 포함한다. 하우징은 고정자(240)와 회전가능하게 결합한다. 이를 위하여 하우징은 원통벽(221)과, 회전디스크(231)와, 탈착디스크(232)를 구비한다. 원통벽(221)은 하우징의 외벽을 이루며, 원통벽(221)의 내부의 중앙에 고정축(210)이 위치한다. 회전디스크(231)는 원통벽(221)의 일단이 고정축(210)까지 연장되어 형성된다. 이때 회전디 스크(231)는 고정축(210)에 대하여 회전할 수 있도록 베어링(233)으로 고정축(210)과 결합한다. 또한 회전디스크(231)는 일면에 계철(223)이 결합되며, 타면에는 하술하는 브레이크디스크(255)와 결합하기 위한 결합홈(236)이 형성되어 있다. 탈착디스크(232)는 원통벽(221)의 타단과 결합한다. 이때 탈착디스크(232)는 원통벽(221)과 착탈 가능하게 결합한다.

계철(223)은 원통형으로서 하우징(220)의 내부에 위치하여 회전디스크(231)의 일면과 착탈 가능하게 볼트(235)로 결합한다. 본 실시예에서 계철(223)은 1개가 회전디스크(231)와 결합하였지만, 직경을 달리하여 다수개가 회전디스크(231)와 결합할 수 있다.

자석(225, 227, 229)은 제1자석(225)과, 제2자석(227)과, 제3자석(229)으로 구성된다. 제1자석(225)는 원통벽(221)의 내주면에 원주방향을 따라 복수 개가 고정결합된다. 따라서 원통벽(221)이 또 다른 계철의 역할을 한다. 그러므로 도 1의 실시예의 모터는 실질적으로 계철을 2단으로 구비하고 있다.

제2자석(227)은 계철(223)의 외주면에 원주방향을 따라 복수 개가 고정결합되며, 제3자석(229)는 계철(223)의 내주면에 원주방향을 따라 복수 개가 고정결합된다. 상기의 자석(225, 227, 229)은 원주방향을 따라 극성이 교차하도록 고정된다. 이때 상기의 자석(225, 227, 229)은 40극 또는 36극 등 다양하게 실시될 수 있다. 또한 각각의 자석은 원주방향을 따라 일정한 간격으로 고정되거나 일정한 간격 없이 연속적으로 고정될 수 있다.

고정자(240)는 고정디스크(251)와, 전기자 철심(241, 243)과, 전기자 코 일(245, 247, 249)을 구비한다.

고정디스크(251)는 하우징의 내부에서 고정축(210)과 고정결합한다.

전기자 철심(241, 243)은 제1전기자 철심(241) 및 제2전기자 철심(243)으로 구성된다. 제1전기자 철심(241)은 원통벽(221)과 계철(223)의 사이에 배치되어 고정디스크(251)와 결합한다. 이때 제1전기자 철심(241)은 고정디스크(251)의 일면과 착탈 가능하게 볼트(253)로 결합한다. 제2전기자 철심(243)은 계철(223)의 내부에서 고정축(210)과 고정결합한다. 상기의 전기자 철심(241, 243)은 자력선을 잘 통과시키고 맴돌이 전류를 감소시키기 위하여 얇은 규소강판이 적층되어 형성되며, 일측에는 코일이 권선될 수 있도록 홈이 형성된다. 이때 제1전기자 철심(241)에는 하술하는 전기자 코일(245, 247)이 권선될 수 있도록 외측면 및 내측면에 홈이 형성되며, 제2전기자 철심(243)에는 외측면에 홈이 형성된다.

전기자 코일(245, 247, 249)은 제1전기자 코일(245)과, 제2전기자 코일(247)과, 제3전기자 코일(249)로 구성된다. 상기 각각의 전기자 코일(245, 247, 249)은 상기 각각의 자석(225, 227, 229)과 대향 하도록 전기자 철심(241, 243)에 권선된다. 즉 제1전기자 코일(245)은 제1자석(225)과 대향할 수 있도록 제1전기자 철심(241)의 외측면의 홈에 권선된다. 제2전기자 코일(247)은 제2자석(227)과 대향할 수 있도록 제1전기자 철심(241)의 내측면의 홈에 권선된다. 그리고 제3전기자 코일(249)은 제3자석(229)과 대향할 수 있도록 제2전기자 철심(243)의 홈에 권선된다. 상기의 전기자 코일(245, 247, 249)은 직렬 또는 병렬 연결이 가능하며, Δ결선이나 Y결선 모두 사용 가능하다.

상기의 전기자 코일(245, 247, 249)에 전류가 공급될 경우 자기장이 발생되며, 상기 전기자 코일(245, 247, 249)에 의하여 발생된 자기장은 상기 자석(225, 227, 229)에 의하여 형성된 자기장과 상호작용하여 회전력이 발생된다. 따라서 회전자(220)가 고정축(210)을 중심으로 회전하게 된다. 한편 상기의 모터는 발전기로 이용될 수도 있다. 즉 상기 회전자(220)가 회전운동을 하게 되면 회전자(220)에 고정된 자석(225, 227, 229)에 의하여 상기 전기자 코일(245, 247, 249)에 유도전류가 발생된다.

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 모터를 사용한 구동장치의 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 실시예의 평면도이다.

도 2에 도시된 구동장치는 도 1에 도시된 모터(260)와, 브레이크디스크(255)와, 캘리퍼(257)를 포함한다. 브레이크디스크(255)는 모터(260)의 회전디스크(231)의 타면에 고정결합된다. 회전디스크(231)의 타면에는 볼트(259)가 체결될 수 있는 결합홈(236)이 형성되어 있다. 따라서 볼트(259)를 사용하여 브레이크디스크(255)는 회전디스크(231)의 타면에 착탈가능하게 결합된다.

캘리퍼(257)는 상기 브레이크디스크(255)의 일측에 설치되며, 일측이 상기 고정축(210)에 고정된다. 모터(260)의 회전자(220)가 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 타이어(263)의 휠(261)에 고정되면, 자동차, 승물(vehicle) 또는 모터의 구동장치로 사용될 수 있다. 따라서 전기자 코일(245, 247, 249)에 전원이 공급되면 회전자(220)의 회전에 의하여 타이어(263)가 회전하게 되고, 캘리퍼(257)를 사용하여 브레이크디스크(255)를 가압하면 회전자(220)는 정지하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 다단 회전자를 구비한 모터의 일실시예의 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 모터를 사용한 구동장치의 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 실시예의 평면도,

도 4는 종래의 모터의 개념도이다.

<도면부호의 간단한 설명>

210 : 고정축 220 : 회전자

221 : 원통벽 223 : 계철

225 : 제1자석 227 : 제2자석

229 : 제3자석 231 : 회전디스크

232 : 탈착디스크 233 : 베어링

235 : 볼트 236 : 결합홈

240 : 고정자 241 : 제1전기자 철심

243 : 제2전기자 철심 245 : 제1전기자 코일

247 : 제2전기자 코일 249 : 제3전기자 코일

251 : 고정디스크 253 : 볼트

255 : 브레이크디스크 257 : 캘리퍼

259 : 볼트 260 : 모터

261 : 휠 263 : 타이어

Claims

고정축과,

상기 고정축이 내부에 위치된 원통벽과 상기 원통벽의 일단이 상기 고정축으로 연장하여 상기 고정축에 회전가능하게 결합한 하우징디스크와 상기 고정축에 회전가능하게 결합하고 상기 원통벽의 타단에 착탈가능하게 결합한 탈착디스크를 구비한 하우징과, 상기 하우징 내부에서 반경방향을 따라 적어도 1단 이상 배치되어 상기 하우징디스크의 일면에 결합한 원통형 계철과, 상기 원통벽의 내주면 및 상기 계철의 원주면에 원주방향을 따라 서로 극성이 교차하게 고정된 복수의 자석을 구비한 회전자와,

상기 하우징의 내부에서 상기 고정축에 고정결합된 고정디스크와, 상기 계철 및 상기 원통벽 각각의 사이에 배치되며 상기 고정디스크에 결합한 전기자 철심과, 상기 각각의 자석에 대향 하도록 상기 전기자 철심에 권선된 복수의 전기자 코일을 구비한 고정자를 포함하며,

상기 하우징디스크의 타면에는 브레이크디스크가 결합 가능한 것을 특징으로 하는 다단 회전자를 구비한 모터.
제1항에 있어서,

상기 자석은 상기 계철의 외주면 및 내주면에 고정되며,

상기 고정자는 상기 고정축과 결합한 전기자 철심과, 상기 자석과 대향 하도 록 상기 고정축과 결합한 전기자 철심에 권선된 복수의 전기자 코일을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다단 회전자를 구비한 모터.
제3항에 있어서,

상기 계철은 상기 회전디스크에 착탈 가능하게 결합한 것을 특징으로 하는 다단 회전자를 구비한 모터.
제4항에 있어서,

상기 고정디스크에 결합한 전기자 철심은 상기 고정디스크에 착탈 가능하게 결합한 것을 특징으로 하는 다단 회전자를 구비한 모터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 모터와,

상기 모터의 하우징디스크의 타면과 결합한 브레이크디스크와,

상기 브레이크디스크의 회전을 구속하기 위하여 상기 브레이크디스크의 일측에 설치된 캘리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제5항에 있어서,

상기 브레이크디스크는 상기 하우징디스크의 타면과 착탈 가능하게 고정 결합한 것을 특징으로 하는 구동장치.
제6항에 있어서,

상기 캘리퍼는 상기 고정축의 일측에 고정된 것을 특징으로 하는 구동장치.