KR20210023592A - 차량용 인휠 모터 - Google Patents

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KR20210023592A
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Abstract

본 발명은 차량용 인휠 모터를 개시한다. 개시된 차량용 인휠 모터는, 철심 코어에 3상의 코일이 권선되어 구성되며 차량의 너클과 연결되는 고정자와, 하우징의 내부에 결합되는 영구자석이 상기 고정자의 외측에 위치하도록 상기 고정자에 회전 가능하게 결합되며 차량의 타이어 휠에 결합되는 회전자와, 상기 회전자의 회전에 따른 상기 영구자석의 자계 변화를 감지하는 복수의 홀센서 및 상기 홀센서를 제어하도록 상기 홀센서가 솔더링되어 고정되는 인쇄회로기판으로 이루어지며, 상기 홀센서가 상기 영구자석의 내면에 위치하도록 상기 철심 코어로 삽입되고 상기 인쇄회로기판이 상기 철심 코어의 측면에 결합되는 홀센서부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 영구자석의 자계를 감지하는 홀센서부의 홀센서가 고정자의 철심 코어에 매립되는 형태로 결합하므로, 고정자 또는 철심 코어의 크기가 커지는 것을 방지하면서 홀센서부를 조립할 수 있을 뿐만 아니라, 홀센서의 조립 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 인휠 모터{In-wheel Motor For Vehicle}
본 발명은 차량용 인휠 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구자석의 자계를 감지하는 홀센서부의 홀센서가 고정자의 철심 코어에 매립되는 형태로 결합하여 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 홀센서 조립 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량용 인휠 모터에 관한 것이다.
일반적으로, 화석연료가 고갈되어 감에 따라 휘발유, 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기 자동차의 연구와 개발이 활발하게 진행되고 있다.
통상의 전기 자동차는, 충전 배터리에 저장된 전기 에너지만을 이용하여 모터를 구동하는 순수 전기 차량, 광전지를 이용하여 모터를 구동하는 태양전지 차량, 수소연료를 사용하는 연료전지를 이용하여 모터를 구동하는 연료전지 차량, 화석연료를 이용하여 엔진을 구동하고 전기를 이용하여 모터를 구동함으로써 엔진과 모터를 병용하는 하이브리드 차량 등으로 구분된다.
또한, 인휠 모터는 전기를 동력원으로 사용하는 전기 자동차에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달에 의해 바퀴가 회전 구동하는 방식과는 달리 휠 림 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달되도록 하는 장치이다.
이러한 인휠 모터를 적용하는 경우 엔진, 변속기나 차동기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있음은 물론, 차륜의 독립적 제어 및 구동성능의 향상과 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
그런데, 상기와 같은 종래 기술의 차량용 인휠 모터는 홀센서를 장착하기 위한 설치공간을 확보하여야 하므로 크기가 커지는 문제점이 발생할 뿐만 아니라, 홀센서의 고정구조가 취약해지는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한편, 국내 등록특허 제10-1604917호(등록일:2016.03.14)에는 "전기적 접속 신뢰성이 향상된 홀센서 어셈블리를 갖는 모터의 스테이터 어셈블리"가 개시되어 있고, 등록특허 제10-1482939호(등록일:2015.01.06)에는 "BLDC모터의 홀센서 체결구조"이 개시되어 있고, 등록특허 제10-1655537호(등록일:2016.09.01)에는 "홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법"이 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 영구자석의 자계를 감지하는 홀센서부의 홀센서가 고정자의 철심 코어에 매립되게 고정하므로, 크기를 줄일 수 있고, 홀센서의 조립 안정성을 향상시킬 수 있는 차량용 인휠 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 차량용 인휠 모터는, 철심 코어에 3상의 코일이 권선되어 구성되며, 차량의 너클과 연결되는 고정자와, 하우징의 내부에 결합되는 영구자석이 상기 고정자의 외측에 위치하도록 상기 고정자에 회전 가능하게 결합되며, 차량의 타이어 휠에 결합되는 회전자와, 상기 회전자의 회전에 따른 상기 영구자석의 자계 변화를 감지하는 복수의 홀센서와 상기 홀센서를 제어하도록 상기 홀센서가 솔더링되어 고정되는 인쇄회로기판으로 이루어지며, 상기 홀센서가 상기 영구자석의 내면에 위치하도록 상기 고정자의 철심 코어로 삽입되고, 상기 인쇄회로기판이 상기 철심 코어의 측면에 결합되는 홀센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 철심 코어는, 코일이 권선되는 코어폴 중 상호 접하는 상기 코어폴 사이에 상기 홀센서가 삽입되어 고정되는 센서 고정홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 홀센서부는, 상기 고정자의 축방향에서 결합됨에 따라 상기 홀센서가 상기 센서 고정홈부에 삽입되어 고정되며, 상기 인쇄회로기판이 상기 고정자의 외면을 따라 굴곡지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 센서 고정홈부는, 상기 코어폴의 내측에서 외측으로 갈수록 경사지게 형성되는 센서지지 조립 경사면과, 상기 홀센서의 단부가 지지되는 지지단턱을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 홀센서는, 상기 센서지지 조립 경사면에 지지되는 접촉조립 경사면이 양측에 경사지게 형성되고, 외측 중앙부에 상기 코어폴 사이에 삽입되어 지지되는 고정돌부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 인휠 모터는 종래 기술과는 달리 영구자석의 자계를 감지하는 홀센서부의 홀센서가 고정자의 철심 코어에 매립되는 형태로 결합하므로, 고정자 또는 철심 코어의 크기가 커지는 것을 방지하면서 홀센서부를 조립할 수 있을 뿐만 아니라, 홀센서의 조립 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인휠 모터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인휠 모터를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인휠 모터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀센서부와 센서 고정홈부의 결합구조를 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정홈부와 홀센서의 결합구조를 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 고정홈부를 설명하기 위한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀센서부가 결합된 상태의 측면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 인휠 모터의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인휠 모터를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인휠 모터를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인휠 모터를 설명하기 위한 단면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀센서부와 센서 고정홈부의 결합구조를 설명하기 위한 요부확대 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정홈부와 홀센서의 결합구조를 설명하기 위한 요부확대 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 고정홈부를 설명하기 위한 측면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀센서부가 결합된 상태의 측면도이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인휠 모터(100)는 차량의 서스펜션(도시생략)과 연결되는 고정자(110)와, 차량의 타이어 휠(10)에 결합되는 회전자(120)와, 회전자(120)의 회전에 따른 자계 변화를 감지하도록 고정자(110)에 결합되는 홀센서부(130)를 포함한다.
고정자(110)는 차량의 너클(20)과 결합되는 고정허브(111)와, 고정허브(111)의 외면에 결합되는 철심 코어(113)와, 고정허브(111)의 중앙부에 결합되는 고정축부재(115)를 포함한다. 이때, 철심 코어(113)에는 홀센서부(130)가 안정되고 용이하게 결합된다.
고정허브(111)는 철심 코어(113)의 결합을 위하여 원통 형상으로 형성되며, 내면에 고정축부재(115)의 결합을 위한 축결합 플랜지(111a)가 형성된다. 축결합 플랜지(111a)에는 고정축부재(115)가 결합되도록 중앙부에 축결합공이 형성되고, 일측에 고정축부재(115)의 지지를 위한 체인저블록(111b)이 결합된다. 체인저블록(111b)에는 너클(20)이 볼트에 의해 고정된다.
철심 코어(113)에 고정허브(111)의 외면에 결합되며, 회전자(120)와의 전자기력 발생을 위한 코일(117)을 권선할 수 있도록 코어폴(113a)이 원주방향을 따라 등간격으로 형성된다. 이때, 코어폴(113a)에는 코일이 3상으로 권선된다.
또한, 철심 코어(113)는 축방향 측면에서 홀센서부(130)가 결합되도록 코어폴(113a) 중 상호 접하는 코어폴(113a) 사이에 홀센서부(130)의 결합을 위한 센서 고정홈부(117)가 형성된다. 이를 통해 상호 접합는 코어폴(113a) 사이에 홀센서부(130)를 결합할 수 있으므로, 고정자(110)에 홀센서부(130)를 고정하기 위한 별도의 공간을 확장하여 확보할 필요가 없으므로, 고정자(110)의 크기를 줄일 수 있게 된다.
센서 고정홈부(117)는 코어폴(113a)에 권선되는 코일(117)의 이탈을 방지하기 위하여 코어폴(113a)의 끝단부에서 고정자(110)의 원주방향으로 돌출 형성되는 코일지지편(113b)에 형성된다.
예를 들어 센서 고정홈부(117)는 코일지지편(113b)의 내측면에 경사지게 형성되는 조립 경사면(119a)과, 조립 경사면(119a)으로 삽입되는 홀센서부(130)를 지지하기 위한 지지단턱(119b)으로 이루어진다. 이때 조립 경사면(119a)은 코일지지편(113b)의 내측에서 외측으로 갈수록 경사지게 형성된다.
이러한 센서 고정홈부(117)에는 홀센서부(130)가 고정자(110)의 축방향에서 삽입되어 고정된다.
본 실시 예에 따른 센서 고정홈부(117)는 이격되게 3개 형성될 수 있다.
고정축부재(115)는 고정허브(111)의 축결합 플랜지(111a) 및 체인저블록(111b)에 축결합되며, 일단부에 회전자(120)가 회전가능하게 결합된다.
회전자(120)는 고정자(110)와의 전자기력에 의해 고정축부재(115)를 중심으로 회전하면서 차량의 타이어(도시생략)를 회전시킨다. 이를 위하여 회전자(120)는 차량의 타이어 휠(10)에 결합된다.
구체적으로, 회전자(120)는 베어링을 통해 고정축부재(115)에 회전가능하게 결합되는 브레이크유닛(121)과, 고정자(110)와의 전자기력 발생을 위한 하우징 유닛(123)을 포함한다.
브레이크유닛(121)은 베어링을 통해 고정축부재(115)에 회전가능하게 결합되는 브레이크드럼(121a)과, 브레이크드럼(121a)의 회전을 선택적으로 조절하기 위한 브레이크 플레이트(121b)를 구비한다. 이때, 브레이크드럼(121a)과 브레이크 플레이트(121b) 사이에는 브레이크드럼(121a)의 회전을 조절할 수 있는 브레이크 시스템이 구비될 수 있다.
브레이크드럼(121a)은 고정허브(111)의 내부에 위치하도록 고정축부재(115)에 결합되며, 타이어 휠(10)이 고정되는 휠고정볼트(121c)를 복수개 구비한다.
브레이크 플레이트(121b)는 고정자(110)의 축결합 플랜지(111a)에 고정된다.
브레이크드럼(121a)을 회전시키는 하우징 유닛(123)은 고정자(110)에 의해 발생하는 전자기력을 통해 고정자(110)에서 회전하게 된다. 이러한 하우징 유닛(123)은 고정자(110)와의 전자기력 발생을 위하여 영구자석(125)을 구비하며, 브레이크드럼(121a)을 회전시키게 된다.
구체적으로 하우징 유닛(123)은 브레이크드럼(121a)에 결합되는 외측커버(123a)와, 영구자석(125)이 결합되는 하우징(123b)과, 하우징(123b)을 커버하는 내측커버(123c)를 포함한다.
하우징(123b)은 원통 형상으로 형성되어 철심 코어(113)의 외측에 위치하며, 내면을 따라 영구자석(125)이 접합된다. 그리고 회전자(120)가 회전함에 따른 자계의 변화를 홀센서부(130)가 감지하게 된다.
홀센서부(130)는 회전자(120)의 회전에 따른 영구자석(125)의 N극과 S극의 자계 변화를 감지하도록 고정자(110)의 철심 코어(113) 측면에 결합된다.
또한, 홀센서부(130)는 영구자석(125)의 회전자(120)의 회전에 의해 변화되는 영구자석(125)의 자계를 감지하는 복수의 홀센서(131)와, 홀센서(131)를 제어하도록 홀센서(131)가 솔더링되어 고정되는 인쇄회로기판(133)으로 이루어진다.
이러한 홀센서부(130)는 철심 코어(113)의 측면에서 홀센서(131)가 센서 고정홈부(117)로 삽입되어 고정되므로, 조립 및 결합이 용이할 뿐만 아니라, 결합력을 향상시킬 수 있게 된다.
더하여, 홀센서부(130)는 홀센서(131)가 센서 고정홈부(117)로 삽입되어 고정되면서 인쇄회로기판(133)이 코어폴(113a)과 코일지지편(113b)에 측면에 긴밀하게 밀착되어 고정된다. 이때, 센서 고정홈부(117)로 삽입되는 홀센서(131)는 외면이 조립 경사면(119a)에 지지되고, 내면이 코일(117)에 지지된다.
즉, 홀센서(131)는 센서 고정홈부(117)로 삽입됨에 따라 코일지지편(113b)과 코일(117) 사이에 위치하면서 철심 코어(113)에 안정되게 고정된다. 이때, 홀센서(131)는 지지단턱(119b)에 지지됨에 따라 센서 고정홈부(117)에 삽입된 상태가 안정되게 유지된다.
또한 홀센서(131)는 센서 고정홈부(117)에 더욱 안정되고 견고하게 고정되도록 조립 경사면(119a)에 접촉되는 지지 경사면(131a)이 외면에 양측에 경사지게 형성되고, 지지 경사면(131a)의 중앙부에 코일지지편(113b) 사이에 삽입되어 지지되는 지지돌부(131b)가 돌출 형성된다.
본 실시 예에 따른 홀센서(131)는 3개 이격되게 구비된다.
인쇄회로기판(133)은 홀센서(131)가 솔더링되어 고정되며, 홀센서(131)를 제어하게 된다. 이러한 인쇄회로기판(133)은 별도의 설치공간을 확보할 필요 없이 고정자(110)의 철심 코어(113) 외면에 결합된다. 이때, 인쇄회로기판(133)은 철심 코어(113)의 코일지지편(113b)과 대응하는 굴곡을 가지도록 형성된다.
또한, 인쇄회로기판(133)은 철심 코어(113)에 더욱 긴밀하고 안정되게 고정되도록 양 끝단부에 코어고정핀(133a)이 돌출 형성되고, 코어고정핀(133a)이 코일지지편(113b) 사이에 압입되어 고정된다.
한편, 본 실시 예에 따른 홀센서부(130)는 고정자(110)의 철심코어()와 코일(117) 등의 절연을 위하여 고정자(110)에 도포되는 절연물질에 의해 고정자(110)에 결합된 상태가 긴밀하고 안정되게 유지될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 예에 따른 차량용 인휠 모터(100)는 회전자(120)의 영구자석(125)의 자계를 감지하기 위한 홀센서부(130)의 홀센서(131)가 고정자(110)의 철심 코어(113)에 형성되는 센서 고정홈부(117)에 삽입되고, 홀센서부(130)의 인쇄회로기판(133)이 철심 코어(113)의 측면에 고정되므로, 홀센서부(130)를 설치하기 위하여 고정자(110)의 크기를 확장할 필요가 없게 된다. 따라서 고정자(110) 또는 철심 코어(113)의 크기가 커지는 것을 방지하면서 홀센서부(130)를 용이하게 조립할 수 있을 뿐만 아니라, 홀센서(131)의 조립 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 인휠 모터(100)는 홀센서(131)를 매립하여 고정할 수 있는 형태로 철심 코어(113)에 센서 고정홈부(117)가 형성되고, 센서 고정홈부(117)에 홀센서(131)가 삽입되어 고정되므로, 조립성을 개선할 수 있어 제조원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 차량용 인휠 모터 10 : 타이어 휠
20 : 너클 110 : 고정자
111 : 고정허브 111a : 축결합 플랜지
111b : 체인저블록 113 : 철심 코어
113a : 코어폴 113b : 코일지지편
115 : 고정축부재 117 : 코일
119 : 센서 고정홈부 119a : 조립 경사면
119b : 지지단턱 120 : 회전자
121 : 브레이크유닛 123 : 하우징 유닛
125 : 영구자석 130 : 홀센서부
131 : 홀센서 131a : 지지 경사면
131b : 지지돌부 133 : 인쇄회로기판

Claims (3)

  1. 철심 코어에 3상의 코일이 권선되어 구성되며, 차량의 너클과 연결되는 고정자;
    하우징의 내부에 결합되는 영구자석이 상기 고정자의 외측에 위치하도록 상기 고정자에 회전 가능하게 결합되며, 차량의 타이어 휠에 결합되는 회전자; 및
    상기 회전자의 회전에 따른 상기 영구자석의 자계 변화를 감지하는 복수의 홀센서와, 상기 홀센서를 제어하도록 상기 홀센서가 솔더링되어 고정되는 인쇄회로기판으로 이루어지며, 상기 홀센서가 상기 영구자석의 내면에 위치하도록 상기 철심 코어로 삽입되고, 상기 인쇄회로기판이 상기 철심 코어의 측면에 결합되는 홀센서부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 인휠 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 철심 코어는, 코일이 권선되는 코어폴 중 상호 접하는 상기 코어폴 사이에 상기 홀센서가 삽입되어 고정되는 센서 고정홈부가 형성되며,
    상기 홀센서부는, 상기 고정자의 축방향에서 결합됨에 따라 상기 홀센서가 상기 센서 고정홈부에 삽입되어 고정되며, 상기 인쇄회로기판이 상기 고정자의 외면에 대응하는 굴곡을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 인휠 모터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 고정홈부는, 상기 코어폴의 내측에서 외측으로 갈수록 경사지게 형성되는 센서지지 조립 경사면과, 상기 홀센서의 단부가 지지되는 지지단턱을 구비하고,
    상기 홀센서는, 상기 센서지지 조립 경사면에 지지되는 접촉조립 경사면이 양측에 경사지게 형성되고, 외측 중앙부에 상기 코어폴 사이에 삽입되어 지지되는 고정돌부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 인휠 모터.
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