KR20110014208A

KR20110014208A - 허브 모터용 임베디드 회전자를 갖는 휠 케이싱

Info

Publication number: KR20110014208A
Application number: KR1020107028214A
Authority: KR
Inventors: 커트 디. 길모어; 허버트 아담스
Original assignee: 아메리칸 액슬 앤드 매뉴팩쳐링, 인코포레이티드
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2011-02-10
Also published as: US8172020B2; DE112009001232T5; WO2009140054A3; US20110061956A1; WO2009140054A2

Abstract

휠 및 인사이드-아웃 모터를 갖는 자동차 구동렬에 관한 것이다. 휠은 허브및 허브 주위에 놓여지는 림을 포함한다. 림은 공기 주입식 타이어의 대향된 측벽 에 씰링하여 연결되도록 배치되는 씰링 비드를 포함한다. 인사이드-아웃 모터는 림 내에 적어도 부분적으로 놓여지는 회전자를 포함한다.

Description

허브 모터용 임베디드 회전자를 갖는 휠 케이싱 {WHEEL CASING WITH EMBEDDED ROTOR FOR HUB MOTOR}

본 발명은 일반적으로 전기 휠(wheel) 모터(motor)를 갖는 자동차 구동렬(drivetrains)에 관한 것이고, 보다 상세하게는 회전자가 휠의 림(rim) 내부에 놓여지는 인사이드 아웃(inside-out) 전기 모터를 갖는 자동차 구동렬에 관한 것이다.

전기 및 하이브리드(hybrid) 전기 자동차에 대한 구동렬은 추진하는 파워(power)를 생성하기 위해 휠 모터를 주로 이용한다. U.S. 특허 7,059,437은 휠 모터의 회전자가 휠의 내부 지름 안으로 수용되고 휠 모터 내부에서 림에 접착되는 휠 모터를 기술한다. 휠 및 휠 모터 어셈블리(assembly)의 구성은 그러한 방식으로 원가, 중량 및 크기를 포함하는 몇 개의 결점이 있었다.

휠 및 휠 모터 어셈블리(assembly)의 구성을 변화시킴으로써, 자동차 구동력의 원가, 중량 및 크기를 포함하는 결점을 해결하기 위한 것이다.

하나의 형태에서, 본 발명은 휠 및 회전자를 포함하는 자동차 구동렬을 제공한다. 휠은 허브(hub) 및 허브의 방사상으로 바깥쪽 부분에 결합되는 환상(annular) 림을 구비한다. 림은 타이어의 측벽(sidewall)에 대향되게 씰링하여 연결되도록 한 쌍의 간격이 떨어진 씰링 비드(sealing beads)를 포함한다. 회전자는 적어도 부분적으로 림 내에 둘러쌓인다.

다른 형태에서, 본 발명은 휠 및 인사이드-아웃 모터를 갖는 자동차 구동렬을 제공한다. 휠은 허브 및 허브 주위로 연장하는 림을 구비한다. 허브는 스핀들(spindle)에 휠을 마운트 하기 위한 마운팅(mouting) 수단을 포함한다. 림은 허브에 결합되는 환상 플랜지(flange) 부재 및, 플랜지 부재에 결합되고, 휠의 회전축으로부터 바깥쪽으로 떨어져서 연장하는 한 쌍의 벽 부재를 포함한다. 인사이드 아웃 모터는 림 내에 적어도 부분적으로 놓여지는 회전자를 구비한다.

또 다른 형태에서, 본 발명은 자동차 구동렬을 구성하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 허브 및 허브 주위에 놓여지는 림을 갖는 휠을 제공하는 단계; 휠에 적어도 부분적으로 림 내에 놓여지는 회전자를 포함하는 인사이드-아웃 모터를 결합하는 단계; 및, 휠에 림 쪽에 대향되게 씰링하여 연결되는 한 쌍의 대향된 측벽을 갖는 공기 주입식 타이어를 결합하는 단계;를 포함한다.

휠 및 휠 모터 어셈블리(assembly)의 구성을 변화시킴으로써, 자동차 구동렬의 원가, 중량 및 크기를 포함하는 결점을 해결한다.

도 1은 본 개시의 실시 예에 따라서 구성되는 구동렬을 갖는 자동차를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 휠 및 휠 모터를 더욱 상세하게 설명하기 위한 도 1의 자동차 일부의단면도이다.
도 3은 고정자 및 스핀들을 더욱 상세하게 설명하기 위한 도 1의 자동차 일부의 투시도이다.
도 4는 고정자 및 회전자를 설명하고, 도 1의 자동차 일부를 설명하기 위한 개략도이다.

여기에서 도시된 도면은 단지 설명 목적을 위한 것이고, 본 개시의 범위를 제한하기 위해서 의도된 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 구성되는 자동차는 참조 번호 10에 의해 일반적으로 지시된다. 자동차(10)는 전력원(14), 제어기(16) 및 대응하는 자동차 휠(20)을 구동하기 위해 로터리(rotary) 파워를 생성하기 위한 복수의 휠 모터(18)를 갖는 전기 또는 하이브리드 전기 구동렬(12)을 포함할 수 있다. 전력원(14)은 어떠한 형태의 전력원이 될 수 있고, 그러나 제공된 예시에서, 전력원(14)은 하나 또는 그 이상의 휠 모터(18)에 선택적으로 적용될 수 있는 직류 전력을 출력하는 배터리 세트(24)를 포함한다. 휠 모터(18)로의 전력의 응용에 앞서서 바람직하게 배터리 세트(24)로부터 출력되는 직류 파워가 휠 모터(18)에 직접적으로 제공될 수 있었거나 다루어질 수 있었다는(예를 들면, 교번하는 전기 파워로 전환되는 파동-폭 조절 기술을 통하여 전기 파워를 제공하기 위하여 이용되는 전압이 상승 또는 하강으로 변형되는) 것이 이해될 것이다. 제어기(16)는 전력원(14)으로부터 휠 모터(18)의 작동을 그로 인해 제어하기 위해 전력의 공급을 조절할 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 각각의 휠 모터(18)는 휠 모터(18)의 회전자(30)가 그것의 고정자(32)의 방사상으로 바깥쪽으로 놓여지는 인사이드-아웃 배치를 갖을 수 있다. 고정자(32)는 휠 스핀들(40)과 같은 적합한 자동차 구조에 고정되어 결합될 수 있고, 제어기(16)와 전력원(14)에 전기적으로 결합될 수 있다. 고정자(32)는 방사상으로 바깥쪽으로 지향된 자기장(즉, 자기장은 회전자(30) 쪽으로 지향된다)을 생성하는 복수의 계자 권선(field windings)(42)을 포함할 수 있다. 회전자(30)는 복수의 바(bars)(46)를 갖는 농형(squirrel cage) 회전자와 같은 어떤 유형의 회전자가 될 수 있고, 회전자(30)는 회전자(30)의 회전 축(48) 및 바(46)의 대향된 종단에 결합될 수 있는 한 쌍의 환상 종단 부재(50)에 일반적으로 평행하게 연장할 수 있다. 바(46)는 구리 또는 알루미늄과 같은 도전 물질로 형성될 수 있다.

각각의 휠(20)은 허브(60) 및 허브(60) 주위에 결합될 수 있고, 원주상으로 연장할 수 있는 림(62)을 포함할 수 있다. 허브(60) 및 림(62)은 함께 결합된 별개의 부품과 같이 형성될 수 있거나 알루미늄과 같은 적합한 물질로부터 단일하게 형성될 수 있었다.

허브(60)는 휠(20)이 스핀들(72)에 고정되게 하지만 제거 가능하게 결합되는 것을 허용하는 마운팅 수단(70)을 포함할 수 있다. 마운팅 수단(70)은 스핀들(72)에 허브(60)를 고정하기 위한 상응하는 양의 고정 장치를 수용하기 위하여 허브(60)를 통하여 연장할 수 있는 하나 또는 그 이상의 홀(74)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스핀들(72)은 거기로부터 연장하는 복수의 나사 못(78)을 갖는 마운팅 플랜지(76)를 포함할 수 있다. 나사 못(78)은 허브(60) 내에서 홀(74) 안으로 수용될 수 있고, 큰 너트(80)는 마운팅 플랜지(76)에 허브(60)를 고정되게 하지만 제거가능하게 결합하도록 이용될 수 있다.

림(62)은 환상 플랜지 부재(90) 및 한 쌍의 벽 부재(92)를 포함할 수 있다. 플랜지 부재(90)는 허브(60)로 직접적으로 결합 될 수 있고, 허브(60) 주위에 원주 둘레로 연장할 수 있다. 벽 부재(92)는 플랜지 부재(90)에 결합될 수 있고, 휠(20)의 회전 축(48)으로부터 떨어진 거기로부터 방사상으로 바깥쪽으로 연장할 수 있다. 벽 부재(92)는 타이어(98)의 대향된 측벽(96)을 씰링하여 연결되어 배치될 수 있는 한 쌍의 간격이 떨어진 씰링 비드(sealing beads)(94)를 나타낼 수 있다. 각각의 씰링 비드(94)는 제1 부분(100), 제2 부분(102) 및 제3 부분(104)을 포함할 수 있다. 제1 부분(100)은 플랜지 부재(90)에 직접적으로 결합될 수 있고, 휠(20)의 회전 축(48) 주위에 중심이 같게 놓여질 수 있다. 제2 부분(102)은 제1 부분(100)의 말단에 직접적으로 결합될 수 있고, 거기로부터 방사상으로 바깥쪽으로 연장할 수 있다. 제3 부분(104)은 제2 부분(102)의 말단에 직접적으로 결합될 수 있고, 제2 부분(102)에 일반적으로 가로 놓여 연장할 수 있다. 예를 들면, 제3 부분(104)은 제1 부분(100)에 일반적으로 중심이 같게 될 수 있다.

회전자(30)는 림(62) 내에 적어도 회전자(30)의 부분이 놓여지는 것과 같이 휠(20)에 마운트 될 수 있다. 제공되는 특별한 예시에서, 회전자(30)는 림(62) 내로 캐스트되거나(cast) 림 내에서 둘러쌓인다. 절연 물질이 림(62) 및 회전자(30)를 형성하는 물질 사이에 놓여질 수 있다. 바람직하게, 포팅 컴파운드(potting compound)가 회전자(30) 및 림(62) 사이에 놓여질 수 있다. 휠 모터(18)의 구조는 더 높은 토크 양을 생성할 수 있기 위해서 회전자(30)의 크기를 증가시킬 뿐만 아니라(미합중국 특허 7,059,437에서 개시되는 것과 같은 선행기술 회전자와 비교하여), 그렇게 함으로써 어셈블리 내에서의 무게 및 부품의 수를 줄이기 위해서 존재하는 자동차 부품(즉, 휠(20)) 내로 패키지(packaged)되도록 회전자(30)를 이러한 방식으로 허용한다.

다른 응용 분야는 여기에서 제공되는 기재로부터 명백해질 것이다. 상기 기재 및 특정한 예시는 단지 설명의 목적을 위해 의도되고, 본 개시의 범위를 한정하기 위해 의도된 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.

특정한 예시가 명세서에서 기재되고, 도면에서 설명되면서, 청구항에서 제한되는 것과 같이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 만들어질 수 있고, 균등물이 그것의 요소를 대체할 수 있도록 당해 기술 분야의 통상의 지식인에 의해 이해되어질 것이다. 더욱이, 상기에서 기술되지 않더라도, 당해 분야의 통상의 지식인은 하나의 예시의 특징, 요소, 및/또는 기능이 다른 적당한 예시에 병합될 수 있는 본 개시로부터 이해할 수 있도록 다양한 예시 사이에서 특징, 요소 및/또는 기능의 혼합 및 조화는 여기에서 명확하게 고려된다. 더욱이, 본질적인 범위로부터 벗어남이 없이 본 개시의 실시 예에 특정한 상황 또는 물질을 채용하여 변형될 수 있다. 그러므로, 도면에 의해 설명되고, 본 개시의 실시 예를 수행하기 위하여 현재 고려되는 최적의 모드와 같이 명세서에 기재된 특정한 예시에 본 개시는 국한되지 않도록 의도되고, 본 개시의 범위는 전기의 기술 및 첨부된 청구항 내에 속하는 어떤 실시도 포함할 것이다.

자동차 ....................... 10
전력원 ........................14
제어기 ........................16
휠 모터 ...................... 18
휠 ........................... 20
배터리 세트 .................. 24
회전자 ....................... 30
고정자 ....................... 32
휠 스핀들 .................... 40
계자 권선(field windings) .... 42
바(bar) ...................... 46
회전 축 ...................... 48
환상 종단 부재 ............... 50
허브 ......................... 60
림 ........................... 62
마운팅 수단 .................. 70
스핀들 ....................... 72
홀 ........................... 74
마운팅 플랜지 ................ 76
나사 못 ...................... 78
큰 너트 ...................... 80
플랜지 부재 .................. 90
벽 부재 ...................... 92
씰링 비드(sealing beads) ..... 94
대향된 측벽 .................. 96
타이어 ....................... 98
제1 부분 ..................... 100
제2 부분 ..................... 102
제3 부분 ..................... 104

Claims

자동차 구동렬에 있어서,
허브 및 타이어의 측벽에 대향되게 씰링하여 연결되도록 한 쌍의 간격이 떨어진 씰링 비드(sealing beads)를 포함하며, 상기 허브의 방사상으로 바깥쪽 부분에 결합되는 환상 림(rim)을 갖는 휠; 및
상기 림 내에서 적어도 부분적으로 둘러쌓여지는 회전자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제1 항에 있어서,
상기 회전자는 농형(squirrel cage) 회전자인 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제1 항에 있어서,
상기 각각의 씰링 비드는 상기 휠의 회전 축 주위에 중심이 같게 놓여지는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 바깥 종단에 결합되고, 상기 회전 축으로부터 방사상으로 바깥쪽으로 연장하는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제1 항에 있어서,
상기 각각의 씰링 비드는 상기 제1 부분에 대향되게 상기 제2 부분의 종단에 결합되고, 상기 제2 부분에 가로놓여 연장하는 제3 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제4 항에 있어서,
상기 제3 부분은 상기 제1 부분과 중심이 같은 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제1 항에 있어서,
상기 림은 단일하게 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제6 항에 있어서,
상기 림 및 상기 허브는 단일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제1 항에 있어서,
상기 회전자는 상기 휠의 회전 축 주위에 중심이 같게 놓여지는 복수의 전도 바(bars)를 포함하고, 절연 물질이 각각의 상기 바 및 상기 림 사이에 놓여지는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
자동차 구동렬에 있어서,
허브 및 스핀들에 상기 휠을 마운트하기 위한 마운팅 수단을 포함하는 상기 허브 주위로 연장하고, 상기 허브에 결합되는 환상 플랜지 부재와, 상기 플랜지 부재에 결합되고, 상기 휠의 상기 회전 축으로부터 바깥쪽으로 떨어져서 연장하는 한 쌍의 벽 부재를 포함하는 림을 갖는 휠; 및
적어도 부분적으로 상기 림 내에 놓여지는 회전자를 갖는 인사이드-아웃 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제9 항에 있어서,
상기 회전자는 상기 림 내에서 적어도 부분적으로 둘러쌓여지는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제9 항에 있어서,
상기 회전자는 농형(squirrel cage) 회전자인 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제9 항에 있어서,
상기 림은 단일하게 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제12 항에 있어서,
상기 림 및 상기 허브는 단일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
제9 항에 있어서,
상기 회전자는 상기 휠의 회전 축 주위에 중심이 같게 놓여지는 복수의 전도 바를 포함하고, 절연 물질이 각각의 상기 바 및 상기 림 사이에 놓여지는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.
자동차 구동렬 구성 방법에 있어서,
허브 및 및 상기 허브 주위에 놓여지는 림을 갖는 휠을 제공하는 단계;
상기 휠에 상기 림 내에 적어도 부분적으로 놓여지는 회전자를 포함하는 인사이드-아웃 모터를 결합하는 단계; 및
상기 휠에 상기 림 쪽에 대향되게 씰링하여 연결되는 한 쌍의 대향된 측벽을 갖는 공기 주입식 타이어를 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬 구성 방법.
제15 항에 있어서,
상기 회전자는 상기 림 내로 임베디드(embedded)되는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬 구성 방법.
제16 항에 있어서,
상기 회전자는 상기 림 내로 캐스트되는(cast) 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬 구성 방법.
제15 항에 있어서,
상기 회전자는 농형(squirrel cage) 회전자인 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬 구성 방법.
허브 및 상기 허브의 방사상으로 바깥쪽 부분에 결합되는 환상 림을 갖고,
상기 허브 및 상기 림은 단일하게 알루미늄으로 형성되고,
상기 림은 타이어의 측벽에 대향되게 씰링하여 연결되도록 한 쌍의 간격이 떨어지고, 상기 휠의 회전 축 주위에 중심이 같게 위치하는 제1 부분을 포함하는 각각의 씰링 비드와, 상기 제1 부분의 바깥 종단에 결합되고, 상기 회전 축으로부터 방사상으로 바깥쪽으로 연장하는 제2 부분 및 상기 제1 부분에 대향되게 상기 제2 부분의 종단에 결합되고, 상기 제2 부분에 가로놓여 연장되고, 상기 제1 부분과 중심이 같은 제3 부분으로 구성되는, 휠;
상기 림 내에 적어도 부분적으로 둘러쌓여지고, 상기 휠의 회전 축 주위에 중심이 같게 놓여지는 복수의 전도 바를 구비하고, 절연 물질이 각각의 상기 바 및 상기 림 사이에 놓여지는 농형 회전자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 구동렬.