KR20150056377A - 모터-변속기 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 고정자와 내주에 나사가 형성된 축 결합홀이 형성되고 상기 고정자에 대해 회전하는 회전자를 포함한 모터와, 외주에 나사가 형성되어 있어 상기 축 결합홀의 나사와 나사 결합하는 연결축을 포함하며 상기 모터의 일측에 배치되는 변속기를 구비하는 모터-변속기 조립체를 제공한다.

Description

모터-변속기 조립체{A motor-transmission assembly}

본 발명은 모터-변속기 조립체에 관한 것이다.

동력을 발생시키는 모터는, 통상적으로 고정자와 회전자를 구비하고 있다.

모터는 원하는 회전수와 토크를 구현하기 위해 변속기에 결합하여 사용하는 경우가 많은데, 그 경우, 일반적으로 모터의 회전자에 고정된 축을 변속기의 축과 연결하여 동력을 전달하게 된다. 그 때 회전자에 고정된 축과 변속기 축의 연결은 커플링 등의 축 결합 수단을 이용하게 된다.

공개특허공보 1997-0075585호에는 오토 쉬프트 구현이 가능한 전기 자동차의 2단 변속기에 관한 기술이 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 개선된 연결 구조를 가지는 모터-변속기 조립체를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고정자와, 내주에 나사가 형성된 축 결합홀이 형성되고 상기 고정자에 대해 회전하는 회전자를 포함한 모터;와, 외주에 나사가 형성되어 있어 상기 축 결합홀의 나사와 나사 결합하는 연결축을 포함하며, 상기 모터의 일측에 배치되는 변속기;를 구비하는 모터-변속기 조립체를 제공한다.

여기서, 상기 모터와 상기 변속기를 서로 고정시키는 고정부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 고정자는, 고정자 심과, 상기 고정자 심에 감겨 있는 권선부 코일을 포함할 수 있다.

상기 회전자는, 영구 자석부와, 상기 영구 자석부를 지지하는 바디부를 구비할 수 있으며, 상기 축 결합홀은 상기 바디부에 형성될 수 있다.

상기 변속기는, 변속 작용을 수행하는 변속 본체부와, 상기 변속 본체부가 설치되는 프레임부를 더 포함할 수 있고, 상기 연결축은 상기 프레임부에 베어링으로 지지될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 개선된 연결 구조를 가지는 모터-변속기 조립체를 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 모터-변속기 조립체의 개략적인 모습을 도시한 평면도이다.
도 2는 설명을 위해, 도 1에 도시된 모터-변속기 조립체를 분리하여 도시한 개략적인 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 모터의 회전자에 변속기의 연결축이 결합된 모습을 도시한 일부 단면도이다.
도 4는 설명을 위해 본 발명의 일 실시예에 관한 모터의 회전자와 변속기의 연결축을 분리하여 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 모터-변속기 조립체의 개략적인 모습을 도시한 평면도이고, 도 2는 설명을 위해, 도 1에 도시된 모터-변속기 조립체를 분리하여 도시한 개략적인 분리 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 모터의 회전자에 변속기의 연결축이 결합된 모습을 도시한 일부 단면도이고, 도 4는 설명을 위해 본 발명의 일 실시예에 관한 모터의 회전자와 변속기의 연결축을 분리하여 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터-변속기 조립체(100)는, 모터(110), 변속기(120), 고정부(130)를 포함한다.

모터(110)는, 고정자(111), 회전자(112), 하우징(113)을 포함한다.

고정자(111)는 고정자 심(111a)과, 고정자 심(111a)에 감겨 있는 권선부 코일(111b)을 포함하는데, 고정자(111)에 전기가 공급되면 회전자(112)와 상호작용을 하여 회전자(112)를 회전시키는 회전력이 발생된다.

본 실시예에 따른 고정자 심(111a)의 소재는 철과 같은 강자성체가 사용되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 고정자 심(111a)은 단일의 부재로 이루어지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 고정자 심은 복수개의 강판이 적층된 형상으로 이루어 질 수 있으며, 그 경우 와전류(Eddy current)가 감소되는 장점을 가진다.

권선부 코일(111b)은 고정자 심(111a)에 복수회 권취되어 설치되는데, 모터 기술 분야에서 고정자의 권선부에 통상적으로 사용되는 코일 소재로 이루어진다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 회전자(112)는 영구 자석부(112a)와 바디부(112b)를 구비하고 있다.

영구 자석부(112a)에는 영구 자석이 배치되며, 바디부(112b)는 영구 자석부(112a)를 보호하고 지지하는 기능을 수행한다.

바디부(112b)의 중앙에는 축 결합홀(112b_1)이 형성되는데, 축 결합홀(112b_1)의 내주에는 나사(112b_12)가 형성되어 있다.

이상과 같이 설명한 회전자(112)의 구성 이외에도 회전자(112)는 기타 다른 구성을 가질 수 있는데, 그러한 기타 다른 구성은, 여러 종류의 모터에 사용되는 공지의 로터(rotor)의 구성이 그대로 적용될 수 있으므로, 여기서 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 하우징(113)은 고정자(111) 및 회전자(112)를 수용하는데, 하우징(113)의 내부에는 회전자(112)가 설치되는 회전자 설치 공간(S)이 존재한다.

하우징(113)은, 프레임부(113a), 고정자 설치부(113b), 제1 덮개부(113c), 제2 덮개부(113d)를 구비한다.

프레임부(113a)는 중공 원통의 형상을 가지고 있으며, 하우징(113)의 측면을 이룬다.

고정자 설치부(113b)는 프레임부(113a)에 형성되어, 고정자(111)를 지지하는 기능을 수행한다.

고정자 설치부(113b)에는 고정자(111)의 고정자 심(111a)이 고정 설치된다.

제1 덮개부(113c)는 원형판의 형상을 가지고 있으며, 회전자 설치 공간(S)의 일측을 덮도록 프레임부(113a)에 고정 설치된다.

제1 덮개부(113c)에는 연결축(121)이 관통되어 설치될 수 있도록 연결홀(113c_1)이 형성되어 있다.

제2 덮개부(113d)도 원형판의 형상을 가지고 있으며, 회전자 설치 공간(S)의 타측을 덮도록 프레임부(113a)에 고정 설치된다.

본 실시예에 따르면, 제1 덮개부(113c) 및 제2 덮개부(113d)를 프레임부(113a)와 별개로 제작한 후, 제1 덮개부(113c) 및 제2 덮개부(113d)가 프레임부(113a)에 설치되는 구성을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 제1 덮개부(113c) 및 제2 덮개부(113d)를 별개로 제작하지 않고, 프레임부(113a)와 일체로 함께 형성할 수도 있다.

한편, 변속기(120)는 모터(110)의 일측에 배치되는데, 연결축(121), 변속 본체부(122), 프레임부(123), 출력축(124)을 포함한다.

연결축(121)은, 조립 시 바디부(112b)의 축 결합홀(112b_1)과 결합되는데, 이를 위해 연결축(121)의 일단의 외주에는 나사(121a)가 형성되어 있다. 조립 공정의 작업자는, 조립 작업 시 바디부(112b)와 연결축(121) 중 어느 한쪽을 고정시키고 다른 한쪽은 회전시켜, 연결축(121)의 나사(121a)를 축 결합홀(112b_1)의 나사(112b_12)와 나사 결합시킨다. 작업자는 그러한 방식으로, 간편하고 공고하게 연결축(121)과 회전자(112)를 서로 고정시킬 수 있게 된다.

변속 본체부(122)는 연결축(121)의 타단에 연결됨으로서, 연결축(121)으로부터 동력을 전달받아 변속 작용을 수행하는데, 변속을 수행하는 방식, 내부 구성 등에는 특별한 제한이 없다. 즉, 본 실시예에 따른 변속 본체부(122)는 변속을 수행할 수 있는 구성을 가지기만 하면 되고, 변속을 수행할 수 있다면 지금까지 개발된 기술이나 앞으로 개발될 기술도 제한 없이 그 범위에 포함될 수 있다. 예를 들면, 변속 본체부(122)는, 마찰차 변속 장치, 기어 변속 장치, 캠 변속 장치, 벨트 변속 장치, 로프 변속 장치, 체인 변속 장치, 유체 변속 장치(유체 토크컨버터 등) 등의 다양한 변속 장치의 구성이 단일 또는 복합적으로 적용될 수 있다.

프레임부(123)는 변속기(120)의 뼈대 역할을 수행하는데, 프레임부(123)에는 변속 본체부(122)가 설치된다. 또한, 프레임부(123)에는 연결축(121)도 회동 가능하게 설치되는데, 연결축(121)은 베어링(123a)에 의해 프레임부(123)에 회동 가능하도록 지지된다.

출력축(124)은, 변속 본체부(122)에서 변속된 회전 운동을 외부로 전달하는 축이다. 즉, 출력축(124)을 통해 변속 본체부(122)로부터 외부로 동력이 전달되게 된다.

본 실시예에 따른 출력축(124)은 단일의 개수로 이루어지나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 출력축은 복수개의 개수로 이루어질 수 있으며, 그 경우 변속 본체부(122)의 내부에는 회전 전달을 여러 경로로 분기하는 구성(예를 들면, 병렬 구조의 복수개의 기어열 등)이 추가로 구비되게 된다.

한편, 고정부(130)는 모터(110)와 변속기(120) 사이에 배치되어 모터(110)와 변속기(120)를 서로 고정시키는 기능을 가지고 있다. 즉, 고정부(130)에 의해 모터(110)와 변속기(120)의 상대적인 운동이 방지할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 고정부(130)의 형상은 소정 두께를 가지고 연속적으로 이어진 원형의 고리 형상을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 고정부는 모터(110)와 변속기(120)를 서로 고정시키는 기능을 수행하는 한, 그 형상이나 배치에 한정을 두지 않는다. 예를 들면, 본 발명에 따른 고정부(130)는 소정의 두께를 가지면서 불연속적으로 배치된 양면 접착 패드의 구성을 가질 수도 있다.

본 실시예에 따른 모터-변속기 조립체(100)는 고정부(130)를 포함하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 모터-변속기 조립체(100)는 고정부(130)를 포함하지 않을 수 있다. 그러나 고정부(130)를 포함하지 않는 경우에는 모터(110)와 변속기(120)를 설치함에 있어 상호간의 위치를 정밀하게 측정하면서 설계대로 정확히 설치하여야 한다. 왜냐하면, 본 실시예의 경우와 같이, 변속기(120)의 연결축(121)이 회전자(112)에 직접 연결되어 있고 모터(110) 내에 연결축(121)을 지지하는 베어링 구조가 없는 경우에는, 고정자(111)와 회전자(112) 사이의 공극(D)의 크기가 균일하도록 조립하기가 어렵기 때문에, 작동 시 회전자(112)의 언밸런스(unbalance)의 문제나 고정자(111)와 회전자(112)가 접촉하는 러빙(rubbing) 등의 문제가 발생될 수 있기 때문이다.

이하, 본 실시예에 따른 모터-변속기 조립체(100)가 작동하는 과정을 살펴본다.

모터(110)에 전기가 공급되면, 제어부(미도시)의 지시를 받아 고정자(111)와 회전자(112)의 전자기적 상호작용으로 회전자(112)가 회전하기 시작한다. 그렇게 되면 회전자(112)에 고정된 연결축(121)도 함께 회전하기 시작하고, 연결축(121)은 변속기(120)의 변속 본체부(122)로 동력을 전달하게 된다. 이어, 변속 본체부(122)는 변속 작용을 수행한 후, 변속된 회전 운동을 출력축(124)으로 전달하게 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 모터-변속기 조립체(100)에 의하면, 회전자(112)에 연결축(121)을 설치함에 있어, 회전자(112)의 축 결합홀(112b_1)에 형성된 나사(112b_12)와 연결축(121)의 나사(121a)를 나사 결합시켜 조립함으로써, 조립이 용이하여 제조 공수 및 비용을 줄일 수 있다. 특히, 본 실시예의 경우 회전자(112)와 연결축(121)의 연결 시 나사 결합을 이용하기 때문에, 설치 과정 중 연결축(121)에 무리한 하중이 가해지지 않게 되고, 그렇게 되면 연결축(121)의 미세한 휘어짐이 방지되면서도 회전자(112)와 연결축(121)의 정밀하고 공고한 결합이 가능하게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 모터-변속기 조립체(100)에 의하면, 변속기(120)의 연결축(121)이 모터(110)의 회전자(112)에 직접 공고히 결합될 수 있으므로, 종래의 기술들에 개시되는 통상적인 모터 축이 필요하지 않게 된다. 그렇게 되면, 별도의 모터 축과 변속기 축의 결합에 필요한 축결합 구조(커플링 등)도 필요하지 않게 됨으로써 비용이 절감될 뿐만 아니라, 아울러 축결합 구조에 간혹 발생하는 축정렬 불량(misalignment)의 문제도 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 모터-변속기 조립체(100)에 의하면, 변속기(120)의 연결축(121)이 모터(110)의 회전자(112)에 직접 결합되므로, 변속기(120)에 설치된 베어링(123a)만으로도 연결축(121)을 충분히 지지할 수 있게 된다. 그렇게 되면 모터(110)의 내부에 연결축(121)의 회전 운동을 지지하는 베어링 구조가 따로 필요 없기 때문에, 제조 비용이 절감될 뿐만 아니라 모터(110)의 크기를 줄일 수 있어 컴팩트한 장치를 구현할 수 있다.

본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명은 모터-변속기 조립체의 설계 및 제조에 이용될 수 있다.

100: 모터-변속기 조립체 110: 모터
111: 고정자 112: 회전자
120: 변속기 121: 연결축
122: 변속 본체부 123: 프레임부
124: 출력축

Claims (5)

1. 고정자와, 내주에 나사가 형성된 축 결합홀이 형성되고 상기 고정자에 대해 회전하는 회전자를 포함한 모터; 및
   외주에 나사가 형성되어 있어 상기 축 결합홀의 나사와 나사 결합하는 연결축을 포함하며, 상기 모터의 일측에 배치되는 변속기;를 구비하는 모터-변속기 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모터와 상기 변속기를 서로 고정시키는 고정부를 더 포함하는 모터-변속기 조립체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 고정자는, 고정자 심과, 상기 고정자 심에 감겨 있는 권선부 코일을 포함하는 모터-변속기 조립체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전자는, 영구 자석부와, 상기 영구 자석부를 지지하는 바디부를 구비하며, 상기 축 결합홀은 상기 바디부에 형성된 모터-변속기 조립체.
5. 제1항에 있어서,
   상기 변속기는, 변속 작용을 수행하는 변속 본체부와, 상기 변속 본체부가 설치되는 프레임부를 더 포함하고, 상기 연결축은 상기 프레임부에 베어링으로 지지되는 모터-변속기 조립체.

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