KR20190129399A - 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이방향으로 확장된 고정축; 상기 고정축의 외주면 일측에 연결설치된 코일이 권선되어 있는 제1코일체; 상기 제1코일체에 이웃하도록 병렬로 고정축의 외주면 일측에 연결설치된 코일이 권선되어 있는 제2코일체; 상기 제1코일체 및 제2코일체의 외주면과 일정간격 이격되도록 위치하는 영구자석; 상기 영구자석이 내주면에 연결설치된 중공을 갖는 원통형 자석하우징; 및 상기 제1코일체 및 제2코일체에 각각 독립적으로 연결설치되어 제1코일체 및 제2코일체에 전류를 인가하는 컨트롤러를 포함하는 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터는 허브모터의 내부에 코일체를 복수개로 병렬 설치하고, 상기 복수개의 코일체에 전류를 인가할 수 있는 컨트롤러를 각각 독립적으로 연결설치하여, 각 코일체를 개별적 또는 복수로 작동시켜 모터의 출력을 사용자의 선택에 따라 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 저출력 및/또는 고출력을 조절하여 한정된 배터리 용량을 효율적으로 활용함으로써, 배터리의 사용시간을 증가시킬 수 있도록 한다.

Description

다중코일이 장착된 전동차용 허브모터{A Hub Motor Installed Multi Coil}

본 발명은 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 허브모터의 코일을 적어도 두 개 이상 독립적으로 병렬 연결하여 각각의 코일에 독립적 또는 동시에 전류를 인가하여 허브모터의 출력을 조절할 수 있도록 한 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터에 관한 것이다.

화석연료가 고갈되어 감에 따라 휘발유, 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기자동차의 개발이 이루어지고 있다.

근래 들어 전기모터 기술의 발전으로 출력 대비 부피가 대폭 감소하여 자동차, 스쿠터, 오토바이, 전동킥보드 등의 이동수단에 구비된 각 휠(wheel)에 허브(Hub) 모터(인휠 모터라고도 함)를 장착하여 이를 구동시키는 방법이 연구되고 있다.

이와 같이 자동차 등의 각 휠에 모터를 장착하면, 엔진의 공간을 확보할 수 있어 이동수단의 내부공간을 확보하거나, 소형화 하는 것이 용이하며, 구동저항이 감소하여 더 큰 동력 효율을 얻을 수 있다.

특히, 배터리 기술의 발전에 따라 소형 이동수단인 전동식 스쿠터, 전동식 킥보드 등이 개발되어 사용되고 있다.

여기서, 상기 소형 이동수단으로서, 전동식 킥보드는 근거리 이동수단으로 활용되면서 다방면에서 기술이 개발되고 있으며, 대표적으로 대한민국공개특허공보 제10-2016-0065241호인 “전동식 킥보드”는 상단에 손잡이가 형성되고 상기 손잡이의 일측에 뒤바퀴의 회전을 제동하기 위한 브레이크 레버가 구비되고 하단에는 앞바퀴가 결합되는 핸들 스템을 포함하는 핸들부와, 상기 뒷바퀴에 동력을 전달하기 위한 전동 모터와, 상기 전동 모터의 회전력이 상기 뒷바퀴에 전달되도록 하기 위한 구동부와, 일측 단부에 상기 핸들 스템의 하단에 결합되며 타측 단부에 상기 구동부가 결합되는 보드 프레임부, 및 상기 전동식 킥보드의 속도를 일정 범위 내로 유지하는 제어부로 이루어진다.

이러한 소형 이동수단의 모터는 통상 허브모터가 사용되는바, 이러한 종래기술로서 도 1에 도시된 바와 같이, 바퀴(2)의 중심에 위치하는 회전축(8)의 외주면을 따라 코일이 연결설치된 코일 조립체(4)가 위치하고, 상기 코일 조립체(4)의 외주면과 일정간격 이격되도록 영구자석(10)이 내주면을 따라 구비된 휠(6)이 형성되며, 상기 휠(6)에 바퀴(2)가 연결설치되어 코일 조립체(4)에 전원이 인가됨에 따라 허브모터가 작동하여 동력, 즉 구동력을 생산하는 형태로 구성되어 있다.

그러나 상기 소형 이동수단에 사용되는 배터리, 특정적으로 리튬배터리들은 허브모터가 안전상 소모할 수 있는 전력의 최대 방전율이 한정되어 있어 모터출력을 높이는 데에는 제약이 따르게 되고, 소형 이동수단인 전동 스쿠터에 사용되는 배터리의 안전방전율은 차제 하더라도 기존 방식의 모터들은 모터출력과 컨트롤러 출력을 높일 경우, 출력과 비례하여 컨트롤러와 모터의 부피가 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 모터, 특정적으로 허브모터의 내부에 코일체를 복수개로 병렬 설치하고, 상기 복수개의 코일체에 전류를 인가할 수 있는 컨트롤러에 연결설치하여, 각 코일체를 개별적 또는 복수로 작동시켜 모터의 출력을 사용자의 선택에 따라 조절할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복수개의 코일체를 개별적 또는 복수로 작동시켜 한정된 배터리용량을 효율적으로 사용하여 모터의 저출력 및/또는 고출력을 조절하므로써, 배터리의 사용시간을 증가시킬 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.

본 발명은

길이방향으로 확장된 고정축;

상기 고정축의 외주면 일측에 연결설치된 코일이 권선되어 있는 제1코일체;

상기 제1코일체에 이웃하도록 병렬로 고정축의 외주면 일측에 연결설치된 코일이 권선되어 있는 제2코일체;

상기 제1코일체 및 제2코일체의 외주면과 일정간격 이격되도록 위치하는 영구자석; 상기 영구자석이 내주면에 연결설치된 중공을 갖는 원통형 자석하우징; 및

상기 제1코일체 및 제2코일체에 각각 독립적으로 연결설치되어 제1코일체 및 제2코일체에 전류를 인가하는 컨트롤러를 포함하는 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터를 제공한다.

본 발명에 따른 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터는 허브모터의 내부에 코일체를 복수개로 병렬 설치하고, 상기 복수개의 코일체에 전류를 인가할 수 있는 컨트롤러를 각각 독립적으로 연결설치하여, 각 컨트롤러를 개별적 또는 복수로 작동시켜 모터의 출력을 사용자의 선택에 따라 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 저출력 및/또는 고출력을 조절하여 한정된 배터리 용량을 효율적으로 활용함으로써, 배터리의 사용시간을 증가시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래기술에 따른 전동차용 허브모터를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터를 나타내는 분해 사시도이다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2은 본 발명에 따른 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터를 나타내는 분해 사시도로서 함께 설명하기로 한다.

본 발명은 길이방향으로 확장된 고정축(10); 상기 고정축(10)의 외주면 일측에 연결설치된 코일이 권선되어 있는 제1코일체(20); 상기 제1코일체(20)에 이웃하도록 병렬로 고정축(10)의 외주면 일측에 연결설치된 코일이 권선되어 있는 제2코일체(22); 상기 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)의 외주면과 일정간격 이격되도록 위치하는 영구자석(34); 상기 영구자석(34)이 내주면에 연결설치된 중공을 갖는 원통형 자석하우징(36); 및 상기 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)에 각각 독립적으로 연결설치되어 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)에 전류를 인가하는 컨트롤러를 포함하는 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터를 제공한다.

본 발명에 따른 고정축(10)은 모터, 특정적으로 허브모터의 중심에 위치하며, 그 형태는 길이방향으로 확장된 형상을 갖는다.

여기서, 상기 고정축(10) 그 길이방향으로 확장된 양 말단이 스쿠터, 오토바이, 킥보드 등의 몸체에 연결설치되도록 구성된다.

본 발명에 따른 코일체(20, 22)는 상기 허브모터의 고정축(10)의 외주면 일측에 연결설치되어, 통전, 즉 전류가 인가되면 상기 코일체(20, 22)와 일정 간격 이격되어 있는 영구자석(34)과 상호작용하여 영구자석(34)이 움직이게 된다.

이때, 상기 영구자석(34)은 자석하우징(36)에 연결설치되어, 상기 코일체(20, 22)에 인가된 전류에 의해 영구자석(34)이 회전하며 자석하우징(36)이 회전할 수 있는 구동력을 제공한다.

본 발명에 따른 코일체(20, 22)는 코일이 권선되어 있는 집합체를 지칭하는 것으로서, 일반적인 모터의 경우 단일 코일체가 구비되어 있지만, 본 발명에서는 상기 코일체(20, 22)가 적어도 두 개 이상의 코일체(20, 22)가 독립적으로 고정축(10)의 외주면에 병렬로 연결설치되어 전체 코일체를 구성하고, 상기 병렬로 연결설치된 적어도 두 개 이상의 코일체(20, 22)는 각자 독립적으로 전류를 인가하는 컨트롤러에 연결설치되도록 구성된다.

이때, 상기 고정축(10)의 외주면에 독립적인 코일체가 적어도 세 개 이상 병렬로 연결설치되면, 각각의 코일체가 독립적으로 컨트롤러에 연결설치되어 컨트롤러의 조작신호에 따라 각각 독립적으로 구동될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 허브모터가 상기 적어도 두 개 이상의 코일체(20, 22)가 독립적으로 고정축(10)의 외주면에 병렬로 연결설치됨에 있어서, 본 발명을 보다 용이한 설명을 위해 두 개의 코일체(20, 22)가 고정축(10)에 장착된 것을 한정하여 설명하기로 한다.

여기서, 하나의 코일체를 제1코일체(20)라고 하면, 다른 하나의 코일체는 제2코일체(22)로 지칭하기로 한다.

상기 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)는 고정축(10)의 외주면 일측에 코일이 권선되어 있는 형태로 연결설치되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 상기 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)가 서로 이웃하는 경계면에 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)를 분리할 수 있는 격벽(24)이 연결설치될 수도 있다.

여기서, 상기 격벽(24)은 제1코일체(20) 및 제2코일체(22) 상호간의 간섭을 감소시키기 위한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)는 그 일측에 전선(26)이 독립적으로 연결설치되도록 구성되며, 상기 전선(26)은 상기 코일체(20, 22)에 연결설치되는 당업계의 통상적인 방법이라면 어떠한 연결방법으로 연결되어도 무방하지만, 바람직하게는 길이방향으로 확장된 고정축(10)의 일측 말단으로 전선(26)이 연결되어 고정축(10)의 외주면에 연결설치된 코일체(20, 22)에 연결될 수 있도록 구성되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 영구자석(34)은 상기 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)의 외주면과 일정간격 이격되도록 위치하여, 컨트롤러의 조작에 따라 제1코일체(20) 및/또는 제2코일체(22)에 전류가 인가되면 구동, 바람직하게는 회전구동하게 된다.

본 발명에 따른 자석하우징(36)은 중공을 갖는 원통형으로서, 그 내주면을 따라 상기 영구자석(34)이 연결설치되어 고정된다.

여기서, 상기 자석하우징(36)은 상기 제1코일체(20) 및/또는 제2코일체(22)에 전류가 인가됨에 따라 영구자석(34)이 회전구동하게 되어 상기 원통형 자석하우징(36)이 고정축(10)을 중심으로 회전운동하여 구동력을 제공한다.

본 발명에 따른 컨트롤러는 상기 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)에 각각 독립적으로 연결설치되어 제1코일체(20) 및/또는 제2코일체(22)에 전류를 인가하여 영구자석(34)이 연결설치된 자석하우징(36)이 회전할 수 있는 구동력을 제공한다.

이때, 상기 컨트롤러는 제1코일체(20) 및 제2코일체(22)에 개별적으로 전류를 인가하거나 복수로 인가하여 사용자의 선택, 즉 고출력의 회전력을 필요로 하는 경우 제1코일체(20) 및 제2코일체(22) 모두에 전류를 인가하고, 저출력이 요구되는 경우에는 제1코일체(20) 또는 제2코일체(22) 중 하나만 개별적으로 전류를 인가함으로써, 출력조절을 용이하게 할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 컨트롤러는 상기와 같이, 모터의 출력을 조절하여 소형 이동수단의 한정된 배터리 용량을 효율적으로 이용할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 복수개의 코일체를 개별적 또는 복수로 작동시켜 한정된 배터리 용량을 효율적으로 사용하여 모터의 저출력 및/또는 고출력을 조절하므로써, 배터리의 사용시간을 증가시킬 수 있다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 컨트롤러는 상기 복수의 코일체(20, 22), 예를 들면 제1코일체(20) 및/또는 제2코일체(22)에 하나로 통합되어 연결설치될 수도 있지만, 사용자의 선택에 따라 제1코일체(20) 및 제2코일체(22) 각각에 하나씩 대응되어 연결설치되도록 복수개가 구비될 수도 있다.

다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터는 상기 자석하우징(36)의 중공 양 말단에 연결설치되되, 그 중심 일측에 고정축(10)이 관통하는 중공이 형성된 케이스(30, 32)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 케이스(30, 32)는 상기 자석하우징(36)과 접촉되는 일측면에 자석하우징(36)의 회전운동을 용이하게 하기 위하여 베어링이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이스(30, 32)의 중공으로 관통되는 고정축(10)의 양 말단은 전동스쿠터, 전동킥보드, 전동롤러브레이드, 전동오토바이 등의 소형 이동수단의 몸체 일측에 연결설치될 수 있다.

한편, 상기 자석하우징(36)의 중공 양 말단에 각각 연결설치되는 케이스(30, 32)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 적어도 고정축(10)이 관통하는 중공을 갖고, 자석하우징 내부를 보호할 수 있는 외관 및 재질을 갖는 것이 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터는 통상 전동스쿠터, 전동킥보드, 전동롤러브레이드, 전동오토바이 등의 소형 이동수단의 타이어(12)의 중심에 삽입설치되어 소형 이동수단에 구동력을 제공한다.

상기 타이어(12)에 삽입설치되는 허브모터는 직접적으로 타이어(12)에 삽입설치되는 것 보다는 통상적으로 타이어(12)에 구비되는 휠림(40)의 중공에 연결설치된 형태로 타이어(12)의 중공에 장착되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 타이어(12)는 전기보드, 모터보드, 전동 스쿠터 등 소형 이동수단 또는 이동기구에 사용되는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 타이어라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 중공을 갖는다.

또한, 상기 휠림(40)은 상기 타이어(12)의 중공에 삽입연결설치되고, 그 내주면에 허브모터의 일측이 연결설치되는 림돌출부(42)가 적어도 하나 이상 구비된 중공 형태를 갖도록 구성되는 것을 추천한다.

여기서, 상기 중공의 휠림(40)의 내주면에 돌출형성된 림돌출부(42)는 체결수단(44)이 관통하여 허브모터, 특정적으로 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터의 일측에 연결설치되도록 체결홈(46)이 형성되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 고정축 12 : 타이어
20 : 제1코일체 22 : 제2코일체
24 : 격벽 26 : 전선
30, 32 : 케이스 34 : 영구자석
36 : 자석하우징
40 : 휠림 42 : 림돌출부
44 : 체결수단 46 : 체결홈

Claims (3)

1. 길이방향으로 확장된 고정축;
   상기 고정축의 외주면 일측에 연결설치된 코일이 권선되어 있는 제1코일체;
   상기 제1코일체에 이웃하도록 병렬로 고정축의 외주면 일측에 연결설치된 코일이 권선되어 있는 제2코일체;
   상기 제1코일체 및 제2코일체의 외주면과 일정간격 이격되도록 위치하는 영구자석;
   상기 영구자석이 내주면에 연결설치된 중공을 갖는 원통형 자석하우징; 및
   상기 제1코일체 및 제2코일체에 각각 독립적으로 연결설치되어 제1코일체 및 제2코일체에 전류를 인가하는 컨트롤러를 포함하는 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정축의 외주면에 독립적인 코일체가 적어도 세 개 이상 병렬로 연결설치되고, 각각의 코일체가 독립적으로 컨트롤러에 연결설치된 것을 포함하는 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터.
   
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는 코일체들을 각각 또는 복수로 구동시키는 것을 포함하는 다중코일이 장착된 전동차용 허브모터.

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