KR20100111099A - 전기자동차의 동력발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력발생수단이 구비되는 전기자동차의 동력발생 장치에 관한 것으로, 상기 동력발생수단은, 전류가 흐를 수 있도록 도체 재질로 이루어지고, 중심에 관통공이 형성되어 있는 원판형의 도체바; 상기 도체바와 함께 회전될 수 있도록 그 도체바의 관통공에 결합되고, 상기 전기자동차의 구동휠에 동력적으로 연결되는 동력전달축; 및 상기 도체바가 전자력에 의해 회전될 수 있도록 자계를 형성시키는 자석이 구비되고, 상기 도체바를 에워싸는 형태로 배치되며, 상기 동력전달축에 상대회전 가능하게 결합되는 커버;를 구비하여서, 상기 전자력에 의한 상기 도체바의 회전력이 상기 동력전달축에 전달됨으로써 상기 구동휠이 회전되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

전기자동차, 도체바, 동력전달축, 자석

Description

전기자동차의 동력발생 장치{Electric vehicle power development apparatus}

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차의 동력발생수단의 구조를 간소화시킬 수 있고 복수의 동력발생수단의 상호 결합공정이 간소해 질 수 있도록 구조가 개선된 전기자동차의 동력발생 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기자동차의 동력발생수단은 모터이다. 상기 모터는 전류가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기적 에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치로서, 도체에 다수의 코일이 권선되어 있는 회전자와 영구자석과 같이 자계를 형성시키는 계자를 포함하여 이루어진다.

이러한 모터는, 전류가 흐르는 도체를 자기장 속에 놓으면 자기장의 방향에 수직한 방향으로 전자력이 발생하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 회전됨으로써, 동력을 창출하게 된다.

그러나, 전기자동차에 채용되는 모터는 하나의 모터만이 사용되는 것이 아니라 등록특허 제0682489호에 개시된 바와 같이, 복수의 모터가 채용되는 것이 바람직하다.

따라서, 전기자동차의 구조의 간소화 및 양산성을 효율을 높이기 위해서 그 모터의 구조가 간소해질 것이 요구된다. 결국, 종래의 권선형 모터는 그 복잡한 구조에 의해 전기자동차의 구조의 간소화 및 양산성을 높이기 위한 개발추세에 역행하는 결과를 초래하게 됨으로써, 전기자동차에 새로운 동력전달수단이 채용될 것이 요구되는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전기자동차의 구조의 간소화 및 양산성을 높이는 데 기여할 수 있는 전기자동차의 동력발생장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 동력발생수단이 구비되는 전기자동차의 동력발생 장치에 관한 것으로, 상기 동력발생수단은, 전류가 흐를 수 있도록 도체 재질로 이루어지고, 중심에 관통공이 형성되어 있는 원판형의 도체바; 상기 도체바와 함께 회전될 수 있도록 그 도체바의 관통공에 결합되고, 상기 전기자동차의 구동휠에 동력적으로 연결되는 동력전달축; 및 상기 도체바가 전자력에 의해 회전될 수 있도록 자계를 형성시키는 자석이 구비되고, 상기 도체바를 에워싸는 형태로 배치되며, 상기 동력전달축에 상대회전 가능하게 결합되는 커버;를 구비하여서, 상기 전자력에 의한 상기 도체바의 회전력이 상기 동력전달축에 전달됨으로써 상기 구동휠이 회전되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 동력발생수단이 복수개 구비되고, 상기 각 동력발생수단은, 상기 각 동력전달축이 서로 동축적으로 위치되도록 상호 인접하게 배치되며, 상기 각 동력전달축의 일단에는 비원형단면을 가지는 홈부가 형성되어 있고 타단에는 비원형단면을 가지는 돌기부가 형성되어 있어서, 인접하게 배치되는 동력전달축 중 어느 하나의 돌기부가 그 돌기부에 마주하는 다른 하나의 동력전달축의 홈부에 결합되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 커버는, 제1커버부와 제2커버부가 서로 결합됨으로써 상기 원판 형상을 가지며, 상기 제1커버부와 제2커버부의 결합에 의해 형성되는 공간에 상기 도체바가 회전가능하게 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 자석은, 상기 제1커버부에 마련되는 제1자석과 상기 제2커버부에 마련되고 상기 제1자석과 다른 극성을 가지는 제2자석으로 이루어지고, 상기 제1자석과 제2자석은 상기 도체바를 사이에 두고 서로 반대측에 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전기자동차의 동력발생 장치는 전기자동차의 동력을 발생시키고 그 동력을 구동휠에 전달시키기 위한 동력발생수단의 구성이 간소해지고 각 부품의 성형이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있어서, 제품의 양산성을 높일 수 있는 장점을 가진다.

그리고, 복수의 동력발생수단이 구비되어 있는 실시예에 의하면, 오르막길을 주행하는 경우 예컨대 복수의 도체바들을 모두 회전되게 하고 내리막길이나 평탄한 길의 경우 각 도체바들 중 어느 하나의 도체바만을 회전시킬 수 있도록 구성됨으로써, 주행로의 상황에 따라 효율적으로 전기자동차를 구동시킬 수 있는 장점도 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 동력발생장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 동력발생장치의 분리사시도이고, 도 2는 본 발명 일실시예에 채용되는 동력발생수단이 복수개 배열되어 있는 구조를 보인 단면도이며, 도 3은 도 2의 A방향에서 보인 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 전기자동차의 동력발생장치는 전기적인 신호에 기초하여 전기자동차를 구동시키기 위한 동력발생수단(100)이 구비되는 것으로, 도체플레이트(1)와 동력전달축(2)과 커버(3)를 포함하여 이루어진다.

상기 도체플레이트(1)는 구리나 알루미늄과 같은 전류가 흐를 수 있는 도체 재질로 이루어지고, 예컨대 다이캐스팅과 같은 공정에 의해 원판형으로 형성된다. 이러한 도체플레이트(1)는 중심부에 관통공(10)이 형성되고, 상기 관통공(10)을 통해 상기 동력전달축(2)이 도체플레이트(1)와 함께 회전가능하게 그 도체플레이트(1)에 결합된다.

상기 도체플레이트(1)와 동력전달축(2)을 함께 회전시키기 위한 구성은 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대, 도시되지는 않았지만, 상기 도체플레이트(1)와 동력전달축(2)에 각각 키홈을 형성하여 두고 상기 키홈에 키(Key)를 삽입시켜 줌으로써, 상기 도체플레이트(1)와 동력전달축(2)이 함께 회전되도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 동력전달축(2)을 상기 도체플레이트(1)의 관통공(10)에 억지끼워 맞춤시켜서 상기 도체플레이트(1)와 동력전달축(2)이 함께 회전되도록 구성하는 것도 가능하다.

상기 동력전달축(2)은 상기 도체플레이트(1)와 함께 회전가능하게 그 도체플레이트(1)에 결합된다. 이러한 동력전달축(2)은 전기자동차의 구동휠에 동력적으로 연결되어서, 상기 도체플레이트(1)의 회전력을 상기 구동휠에 전달시키는 역할을 한다.

상기 커버(3)는 상기 도체플레이트(1)를 에워싸는 형태로 배치되고, 자계를 형성시키기 위한 자석을 구비한다. 이러한 커버(3)는 상기 동력전달축(2)에 회전가능하게 결합된다. 즉, 상기 커버(3)와 동력전달축(2) 사이에 베어링(4)이 배치될 수 있도록 상기 커버(3)에 베어링(4)을 설치함으로써, 상기 동력전달축(2)을 상기 커버(3)에 대해 회전시킬 수 있는 것이다.

본 실시예에서, 상기 커버(3)에 마련되는 자석은 영구자석이 채용되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 예컨대 전자석이 채용되는 것도 가능하다.

상기 도체플레이트(1)에 전류를 인가하여 주면, 상기 자석에 의한 자계에 의해 전자력에 발생하게 된다. 이와 같이 되면, 상기 전자력에 의해 상기 도체플레이트(1)가 회전됨으로써, 상기 동력전달축(2)에 회전력을 전달하여 상기 구동휠을 회전시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 실시예에서 상기 커버(3)는 상기 도체플레이트(1)를 사이에 두고 서로 대칭인 형상을 가지는 제1커버부(31)와 제2커버부(32)로 이루어진다. 상기 커버(3)는, 상기 제1커버부(31)와 제2커버부(32)가 서로 결합됨으로써 원판형상을 가질 수 있게 되고, 상기 제1커버부(31)와 제2커버부(32)의 결합에 의해 형성되는 공간에 상기 도체플레이트(1)가 회전가능하게 배치된다.

그리고, 상기 자석은 상기 제1커버부(31)에 마련되는 제1자석(311)과 상기 제2커버부(32)에 마련되는 제2자석(321)으로 이루어지며, 상기 제2자석(321)은 상기 제1자석(311)과 다른 극성을 가진다. 예컨대, 상기 제1자석(311)이 N극인 경우에 상기 제2자석(321)은 S극이 된다. 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 제1자석(311)과 제2자석(321)은 상기 도체플레이트(1)를 사이에 두고 서로 반대측에 배치된다.

이러한 구성을 가지는 본 발명에 의한 전기자동차의 동력발생 장치는, 종래의 권선형 모터에 비해 구성이 간소해지고 각 부품의 성형이 용이하게 이루어질 수 있는 장점을 가진다. 즉, 상기 도체플레이트(1)와 동력전달축(2)과 자석이 마련되는 커버(3)에 의해 동력을 발생하여 그 동력을 구동휠에 전달시킬 수 있게 됨으로써, 동력발생 및 전달을 위한 구성이 간소해진다. 그리고, 전기자동차의 동력발생 장치의 각 부품, 즉 상기 도체플레이트(1)는 다이캐스팅과 같은 공정에 의해 형성되고, 상기 커버(3)는 자석을 제외한 케이스 부분을 합성수지와 같은 재질에 의해 사출성형하고 상기 케이스 부분에 자석을 결합시키는 방법에 의해 형성됨으로써, 성형에 소요되는 시간이 줄어들게 된다. 결국, 본 발명에 의하면, 구성의 간소화와 성형의 신속화로 인하여 제품의 양산성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 도체플레이트(1)와 동력전달축(2)과 커버(3)를 포함하여 이루어지는 동력발생수단(100)이 복수개 구비되어 있다. 이러한 복수의 동력발생수단(100)은 전류가 각 도체플레이트(1)에 선택적으로 인가되게 함으로써, 상기 각 도체플레이트(1)가 모두 회전되게 하거나 어느 하나의 도체플레이트(1)만이 회전되게 할 수 있다. 이와 같이, 상기 각 도체플레이트(1)가 선택적으로 회전되도록 구성됨으로써, 오르막길을 주행하는 경우 각 도체플레이트(1)를 모두 회전되게 하고 내리막길이나 평탄한 길의 경우 각 도체플레이트(1)들 중 어느 하나의 도체플레이트(1)만을 회전시킬 수 있게 된다. 결국, 본 실시예에 의하면, 주행로의 상황에 따라 효율적으로 전기자동차를 구동시킬 수 있는 장점이 있다.

이러한 장점이 발휘되게 하는 상기 복수의 동력발생수단(100)의 구성을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 각 동력발생수단(100)은, 상기 각 동력전달축(2)이 서로 동축적으로 위치되도록 상호 인접하게 배치된다. 즉, 상기 동력전달축(2)은 서로 동축상에 배치되고 상기 각 동력발생수단(100)은 상기 동력전달축(2)의 축선방향을 따라 배열된다.

상기 각 동력발생수단(100)의 각 동력전달축(2)은 함께 회전되도록 구성된다. 즉, 상기 각 동력전달축(2)의 일단에는 비원형단면을 가지는 홈부(21)가 형성되어 있고 타단에는 비원형단면을 가지는 돌기부(22)가 형성되어 있다.

이러한 구조에 의해, 인접하게 배치되는 한 쌍의 동력전달축(2)들 중 어느 하나의 돌기부(22)가 그 돌기부(22)에 마주하는 다른 하나의 동력전달축(2)의 홈부(21)에 결합되도록 하여 상기 각 동력전달축(2)이 함께 회전될 수 있는 것이다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 동력발생 장치의 개략적인 단면도이다.

이 도면에 도시된 실시예는, 제1커버부(310)와 제2커버부(320)가 모터(M)와 이송나사(330)와 같은 이동수단에 의해 서로 접근 및 이격되도록 구성되어 있다.

즉, 상기 이송나사(3300는 서로 반대방향의 나사산 모양을 가지는 한 쌍의 나사부가 마련되어 있고, 상기 제1커버부(310)는 상기 한 쌍의 나사부들 중 어느 하나에 결합되고 상기 제2커버부(320)는 상기 한 쌍의 나사부들 중 다른 하나에 결합되어 있어, 상기 모터(M)가 회전되는 경우에, 상기 제1커버부(310)와 제2커버부(320)가 서로 접근 및 이격된다.

여기서, 전자력의 크기에 대해 설명하기로 한다. 상기 전자력의 크기는, 자계의 세기와 전류의 크기와 코일의 길이에 비례하게 되는데, 상기 자계의 세기는 자속밀도와 비례하게 되고, 상기 자속밀도는 코일의 주위 거리, 즉 본 실시예에서는 상기 자석들(311)(321)과 도체플레이트(350) 사이의 거리에 반비례하게 된다.

일반적인 모터의 경우에, 상기 전류의 크기를 조절함으로써 그 모터의 회전력을 제어하게 되는데, 전기자동차의 경우 무거운 중량을 가지는 차체를 모터로 이동시켜야 하기 때문에, 모터에 회전력을 전달하기 위해서 큰 전류를 인가해 주어야 한다. 결국, 전류 인가에 의해 모터의 회전력을 조절하는 경우에, 배터리에 저장된 전기의 빠른 소모로 대용량 배터리의 사용이 요구되고 배터리에 전기를 공급하기 위한 연료전지의 교체주기가 빨라지게 되는 단점을 초래하게 된다.

따라서, 본 실시예는 전류의 크기를 조절하는 대신에 상기 자계의 세기를 조절할 수 있도록, 상기 제1커버부(310)와 제2커버부(320)를 상대이동시킴으로써, 상기 자석들(311)(321)과 도체플레이트(350) 간의 거리를 조절할 수 있게 한다. 이러 한 실시예에 의하면, 자석들(311)(321)과 도체플레이트(350) 사이의 거리를 조절함으로써 상기 도체플레이트(3500의 회전력을 제어할 수 있도록 구성됨으로써, 소비전력을 절감시킬 수 잇는 효과를 가진다.

결국, 본 실시예에 의한 동력발생장치가 전기자동차에 채용되는 경우에, 동력발생장치의 소비전력이 절감됨으로써, 대용량 배터리의 사용을 지양(止揚)할 수 있고 배터리의 교체주기를 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

도면 중 미설명부호 340은 상기 제1커버부(310)와 제2커버부(320)의 상대이동을 안내하기 위한 가이드부재이다.

이상, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 동력발생장치의 분리사시도.

도 2는 본 발명 일실시예에 채용되는 동력발생수단이 복수개 배열되어 있는 구조를 보인 단면도.

도 3은 도 2의 A방향에서 보인 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 다른 전기자동차의 동력발생장치의 개략적인 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100:동력발생수단

1:도체바 10:관통공

2:동력전달축 21:홈부

22:돌기부 3:커버

31:제1커버부 311:제1자석

32:제2커버부 321:제2자석

4:베어링

Claims (4)

1. 동력발생수단(100)이 구비되는 전기자동차의 동력발생 장치에 관한 것으로,

   상기 동력발생수단(100)은:

   전류가 흐를 수 있도록 도체 재질로 이루어지고, 중심에 관통공(10)이 형성되어 있는 원판형의 도체플레이트(1);

   상기 도체플레이트(1)와 함께 회전될 수 있도록 그 도체플레이트(1)의 관통공(10)에 결합되고, 상기 전기자동차의 구동휠에 동력적으로 연결되는 동력전달축(2); 및

   상기 도체플레이트(1)가 전자력에 의해 회전될 수 있도록 자계를 형성시키는 자석이 구비되고, 상기 도체플레이트(1)를 에워싸는 형태로 배치되며, 상기 동력전달축(2)에 상대회전 가능하게 결합되는 커버(3);를 구비하여서,

   상기 전자력에 의한 상기 도체플레이트(1)의 회전력이 상기 동력전달축(2)에 전달됨으로써 상기 구동휠이 회전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 동력발생 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 동력발생수단(100)이 복수개 구비되고,

   상기 각 동력발생수단(100)은, 상기 각 동력전달축(2)이 서로 동축적으로 위치되도록 상호 인접하게 배치되며,

   상기 각 동력전달축(2)의 일단에는 비원형단면을 가지는 홈부(21)가 형성되어 있고 타단에는 비원형단면을 가지는 돌기부(22)가 형성되어 있어서, 인접하게 배치되는 동력전달축(2) 중 어느 하나의 돌기부(22)가 그 돌기부(22)에 마주하는 다른 하나의 동력전달축(2)의 홈부(21)에 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 동력발생 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 커버(3)는, 제1커버부(31)와 제2커버부(32)가 서로 결합됨으로써 상기 원판 형상을 가지며, 상기 제1커버부(31)와 제2커버부(32)의 결합에 의해 형성되는 공간에 상기 도체플레이트(1)가 회전가능하게 배치되도록 구성된 것을 특징으로 전기자동차의 동력발생 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 자석은, 상기 제1커버부(31)에 마련되는 제1자석(311)과 상기 제2커버부(32)에 마련되고 상기 제1자석(311)과 다른 극성을 가지는 제2자석(321)으로 이루어지고,

   상기 제1자석(311)과 제2자석(321)은 상기 도체플레이트(1)를 사이에 두고 서로 반대측에 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 동력발생 장치.

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