KR20210058093A - 허브 타입 전동식 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 케이싱 역할을 겸하는 하우징 내부에 모터를 내장한 허브 타입 전동식 구동장치에 관한 것이다.
본 발명의 허브 타입 전동식 구동장치는 외주에 타이어가 결합되는 림이 형성되고 일측이 개방된 컵 형상으로 이루어진 휠과 외주부가 상기 휠의 개구부에 결합되는 커버를 구비하는 하우징; 상기 허브 타입 전동식 구동장치가 설치되는 본체에 양단부가 고정설치되는 모터샤프트; 상기 휠과 커버의 중앙에 형성된 각각의 관통구멍에 설치되어 모터샤프트를 중심으로 하우징을 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 및 제2 베어링; 상기 하우징 내부에 내장되며 모터샤프트를 중심으로 하우징을 회전시키는 BLDC 모터; 상기 하우징 외부에 설치된 모터구동회로로부터 상기 BLDC 모터에 모터 구동신호를 인가하기 위한 복수의 와이어가 내장된 케이블; 및 상기 휠을 지지하는 제1베어링과 모터샤프트 사이에 설치되며, 상기 케이블을 하우징 내부로 도입 또는 인출할 때 실링상태를 유지하는 케이블 가이드 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

허브 타입 전동식 구동장치{Electrically-driven Apparatus of Hub Type}
본 발명은 허브 타입 전동식 구동장치에 관한 것으로, 상세하게는 모터 케이싱 역할을 겸하는 하우징 내부에 모터를 내장한 허브 타입 전동식 구동장치에 관한 것이다.
전기자전거(Electric Bicycle)는 일반 자전거의 바퀴 허브 혹은 크랭크축에 직류모터를 장착하고 동력을 보조함에 의해 평지 및 오르막 길에서의 쾌적한 주행이 가능하다.
전기자전거의 적용범위의 기준은 사람의 힘을 보충하기 위하여 전기모터 동력을 장착한 이륜자전거를 말한다. 전기자전거는 반드시 페달 주행기능이 있으며, 전기 모터 동력으로 움직이는 자전거를 말하며 구동방식에 따라 다음과 같이 분류된다.
첫째, 스로틀(Throttle) : 전기자전거 가속기 레버를 조작하여 전기 모터의 동력만으로 움직이는 자전거.
둘째, 페달 어시스트 시스템(PAS: Pedal Assist System) : 전기자전거 페달과 전기 모터의 동시 동력으로 움직이는 자전거.
셋째, 스로틀(Throttle)/PAS : 전기자전거 스로틀(Throttle)과 PAS 구동방식 모두를 지원하는 자전거.
스로틀(Throttle) 방식 전기자전거는 엑셀러레이터(Accelerator)를 조작하여 모터의 회전력을 조절함으로써, 저속에서부터 고속까지 자전거의 속도를 제어할 수 있게 되며, 이러한 엑셀러레이터에 의한 구동방식을 스쿠터식이라고 칭하고 있다.
PAS(Pedal Assist System) 방식 전기자전거는 페달을 구를 때 이를 감지하여 자동으로 모터가 회전되도록 하는 페달도움식으로서, 토크센서는 자전거 운전자가 페달에 가하는 답력을 측정하여 계산된 토크정보를 전기자전거 컨트롤러에 제공하는 역할을 하며 페달에 가해지는 답력이 커질 수록 모터의 출력도 커지게 되므로 운전자가 페달에 가하는 답력을 조절하여 전기자전거의 직류모터 출력을 능동적으로 제어할 수 있다.
상기 전기자전거를 포함하여 전기자동차, 전기오토바이의 구동을 위해 허브 내부에 모터를 내장한 허브 타입 구동모터(hub type driving motor)가 한국 공개특허공보 제10-2012-0096634호(특허문헌 1)에 제안되어 있다.
특허문헌 1은 케이싱몸체와 케이싱커버로 이루어진 모터 케이싱 내부에 더블 로터 및 싱글 스테이터형 BLDC 모터가 내장되고, 모터샤프트에 스테이터가 결합되고 로터가 모터 케이싱에 설치되어 모터샤프트를 중심으로 모터 케이싱이 회전하는 BLDC 모터로서, 내부 회전자의 S극 내부 자석과 외부 회전자의 N극 외부 자석을 미리 설정한 각도로 편위시킴에 의해 모터의 초기 기동성을 향상시키는 기술을 개시하고 있다.
특허문헌 1은 본체의 프레임에 모터샤프트의 양 단부가 고정 결합되고 고정된 모터샤프트를 중심으로 모터 케이싱이 회전하는 방식의 더블 로터 및 싱글 스테이터형 BLDC 모터이다.
또한, 특허문헌 1의 BLDC 모터는 모터샤프트가 중공형 또는 솔리드형 샤프트 형상을 갖는 것으로서, 케이싱커버용 베어링을 지지하기 위한 샤프트전방부와, 샤프트전방부의 후방의 원주면에서 돌출된 원형판 형상의 고정자샤프트연결부와, 고정자샤프트연결부의 후방에서 케이싱몸체용 베어링을 지지하도록 샤프트전방부에 비해 상대적으로 큰 직경의 원형 블록 형상을 갖는 샤프트후방부를 포함하고, 샤프트후방부에 전원선을 통과시키기 위한 인입구멍이 형성되어 있다.
일반적으로 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등은 휠의 회전구동을 위해 허브 내부에 전동모터를 내장하고 허브의 외부에 전원공급용 밧데리가 설치되어 있다.
특허문헌 1의 BLDC 모터는 모터 케이싱 외부로부터 전원 공급을 위해 전원선이 중공형 또는 솔리드형 샤프트 형상을 갖는 모터샤프트 내부를 통하여 제어부에 공급하고 있다. 특허문헌 1은 모터샤프트의 샤프트후방부의 인입구멍을 통하여 전원선을 통과시키는 구조를 개시하고 있으나, 전원선이 통과하는 인입구멍의 실링방안은 제안되어 있지 않다.
일반적으로 모터샤프트는 고강도 금속재로 이루어지므로 정밀 가공이 용이하지 않으며, 모터샤프트의 인입구멍 내부에 실링용 O-링 등을 설치하는 것이 어려워 인입구멍을 전원선이 통과할 때 전원선 통과 부위의 완벽한 실링이 어렵고, 별도의 실링구조를 채용하는 경우 인입구멍을 통한 케이블 인출은 조립작업 생상성을 떨어트리는 문제가 발생한다.
전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등의 허브 타입 전동식 구동장치는 모터 케이싱 역할을 겸하는 하우징 내부에 전동모터가 내장된 구조이고 하우징이 타이어를 통하여 지면에 접촉한 상태로 회전구동되므로 하우징 뿐아니라 하우징 내부에 내장된 로터와 스테이터 및 모터샤프트 사이의 상호 결합구조도 충격과, 진동, 동적 및 정적 하중을 견딜 수 있는 구조적인 강성을 갖는 것이 요구된다.
특허문헌 1은 케이싱 몸체에 인너 로터와 아우터 로터가 일체로 형성되고 인너 로터와 아우터 로터 사이에 스테이터가 배치되며, 스테이터로부터 축방향으로 연장된 스테이터 프레임과 모터샤프트의 외주에 연장된 고정자 연결부 사이에 결합되는 구조를 가지므로, 스테이터와 모터샤프트에 결합력이 약하여 내구성이 떨어질 수 있다.
또한, 특허문헌 1은 모터 케이싱 내부에 비대칭 구조의 더블 로터 및 싱글 스테이터형 BLDC 모터가 내장되는 것이므로, 모터의 무게 중심이 편향되어 편마모나 소음 발생 요인이 될 수 있다.
더욱이, 모터 케이싱 역할을 겸하는 하우징 내부에는 전자부품을 냉각시킬 수 있는 환경이 구현되기 어려우므로 전동모터를 제어하는 제어부(즉, 드라이버 등)는 최소한으로 남겨두고 제어부는 하우징 외부에 배치하는 것이 바람직하다.
: 한국 공개특허공보 제10-2012-0096634호
본 발명은 이러한 종래 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 그 목적은 모터샤프트의 외부에 결합되는 케이블 가이드 브라켓을 이용하여 휠 내부와 외부를 관통하는 케이블관통구멍을 통하여 케이블을 인출함에 의해 케이블의 인출과 실링이 용이하게 이루어질 수 있는 허브 타입 전동식 구동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 스테이터와 모터샤프트 사이에 키 결합구조를 채용하여 안정된 결합이 이루어질 수 있는 허브 타입 전동식 구동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스테이터에 환형 요크의 외주에 복수의 티스가 방사상으로 연장되고, 환형 요크의 내측에 모터샤프트와 결합되는 내륜이 복수의 브리지를 통하여 연결된 일체형 코어 프레임을 이용함에 따라 조립성과 내구성을 향상시킨 허브 타입 전동식 구동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 휠에 고정되는 로터와 모터샤프트에 고정되는 스테이터가 축방향 및 원주방향으로 모두 편향되지 않고 균형된 지지구조를 가지고 있어 편마모가 없고 소음발생을 억제할 수 있는 허브 타입 전동식 구동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 허브 타입 전동식 구동장치는 컵 형상으로 이루어진 휠과 외주부가 상기 휠의 개구부에 결합되는 커버를 구비하는 하우징; 상기 하우징 외부의 본체에 양단부가 고정설치되는 모터샤프트; 상기 휠과 커버의 중앙에 형성된 각각의 관통구멍에 설치되어 모터샤프트를 중심으로 하우징을 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 및 제2 베어링; 상기 하우징 내부에 내장되며 모터샤프트를 중심으로 하우징을 회전시키는 BLDC 모터; 상기 하우징 외부에 설치된 모터구동회로로부터 상기 BLDC 모터에 모터 구동신호를 인가하기 위한 복수의 와이어가 내장된 케이블; 및 상기 휠을 지지하는 제1베어링과 모터샤프트 사이에 설치되어 상기 모터샤프트와 케이블이 통과하는 축관통구멍과 케이블관통구멍을 제공하며, 상기 축관통구멍과 케이블관통구멍의 실링상태를 유지하는 케이블 가이드 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 케이블 가이드 조립체는 상기 제1베어링과 모터샤프트 사이에 설치되며, 중앙에 모터샤프트가 관통결합되는 축관통구멍이 형성되고, 상기 축관통구멍으로부터 일측으로 편향되어 케이블이 통과하는 케이블관통구멍이 형성되어 있는 케이블 가이드 브라켓; 상기 케이블관통구멍에 삽입되며 케이블의 외주에 끼워지는 실리콘 러버 링; 및 선단부가 상기 실리콘 러버 링을 고정하도록 케이블관통구멍에 끼워지는 케이블 브라켓 커버;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이블 가이드 브라켓은 상기 축관통구멍과 케이블관통구멍이 형성되어 있는 몸체; 축관통구멍이 케이블관통구멍보다 더 긴 길이를 가지도록 몸체로부터 휠의 외부로 연장되어 있는 원통관; 및 상기 휠 내측에 연장형성되어 제1베어링의 내주에 걸리는 스토퍼 역할을 하는 환형 플랜지;를 포함하며, 상기 케이블관통구멍에는 케이블 브라켓 커버가 끼워질 때 실리콘 러버 링의 위치를 한정하는 단차부를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 케이블 가이드 조립체는 상기 제1베어링과 케이블 가이드 브라켓 사이를 실링상태로 설정하는 제1오링; 및 상기 케이블 가이드 브라켓의 축관통구멍과 모터샤프트 사이를 실링상태로 설정하는 제2오링;을 더 포함할 수 있다.
상기 BLDC 모터는 상기 컵 형상으로 이루어진 휠의 원통형 내벽에 백요크와 마그넷이 적층된 로터; 및 외주부가 상기 로터의 마그넷과 에어갭을 갖고 대향하고 중앙부가 모터샤프트의 외주에 결합되어 고정되며, 상기 로터에 회전자기장을 인가하기 위한 스테이터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 BLDC 모터는 상기 컵 형상 휠의 바닥에 설치되며 로터 마그넷과 대응하는 자극을 갖도록 설정되는 환형의 센싱 마그넷; 및 상기 센싱 마그넷과 대향한 스테이터에 설치되어 로터의 회전시에 로터의 회전위치를 감지하기 위한 홀센서 조립체;를 더 포함할 수 있다.
상기 스테이터는 복수의 티스가 링형태의 요크로부터 방사방향으로 연장된 일체형 스테이터 코어; 상기 티스에 조립 또는 인서트 몰딩방식으로 형성된 절연성 보빈; 상기 보빈에 권선된 코일; 상기 티스의 표면에 일체로 형성되는 보빈과 함께 스테이터 코어를 둘러싸는 스테이터 지지체; 및 외륜이 상기 스테이터 코어에 끼움결합에 의해 조립되며 내륜이 키를 이용한 키결합방식으로 모터샤프트에 결합되는 스테이터 프레임;을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 스테이터는 하우징의 외부로부터 모터 구동에 필요한 3상(U,V,W) 구동신호를 전달하는 3개의 와이어가 하나의 케이블에 내장되어 하우징 내부로 도입된 후, 스테이터의 스테이터 지지체에 설치된 3개의 버스바에 고정된 후 복수의 티스에 권선된 3상(U,V,W) 코일과 각각 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스테이터는 환형 요크의 외주에 복수의 티스가 방사상으로 연장되고, 상기 환형 요크의 내측에 모터샤프트와 결합되는 내륜이 복수의 브리지를 통하여 연결된 일체형 코어 프레임; 상기 로터의 마그넷과 대향한 외주면을 제외한 복수의 티스의 4측면을 둘러싸는 절연필름; 각각 복수의 티스와 환형 요크에 대응하도록 환형 몸체와 상기 환형 몸체로부터 방사상으로 뻗어있는 복수의 연장부를 구비하고, 상기 일체형 코어 프레임의 일측 및 타측에 조립되는 제1 및 제2 인슐레이터; 및 상기 절연필름과 제1 및 제2 인슐레이터에 의해 둘러싸인 티스 부분에 권선되는 코일;을 포함할 수 있다.
상기 제1인슐레이터는 환형 몸체의 내측방향으로 연장형성되는 환형 연장부를 더 포함하며, 상기 환형 연장부는 상기 홀센서 조립체를 설치하기 위한 홀센서 고정부와, 버스 바(bus bar)용 볼트를 고정시키기 위해 매입된 복수의 너트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1인슐레이터는 상기 환형 몸체에 인서트 몰딩되어 3개의 공통터미널단자가 환형 몸체의 상부로 돌출되며, 3상(U,V,W) 코일을 Y-결선방식으로 결선할 때, 중성점(Neutral Point)을 형성하기 위한 공통터미널; 및 상기 환형 몸체에 일체로 형성되며 복수의 티스에 코일을 권선할 때 코일의 가이드 역할을 하는 복수의 권선 가이드 돌기;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 허브 타입 전동식 구동장치는 컵 형상으로 이루어진 휠과 외주부가 상기 휠의 개구부에 결합되는 커버를 구비하는 하우징; 상기 하우징 외부의 본체에 양단부가 고정설치되는 모터샤프트; 상기 휠과 커버의 중앙에 형성된 각각의 관통구멍에 설치되어 모터샤프트를 중심으로 하우징을 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 및 제2 베어링; 상기 컵 형상으로 이루어진 휠의 원통형 내벽에 백요크와 마그넷이 적층된 로터; 외주부가 상기 로터의 마그넷과 에어갭을 갖고 대향하고 중앙부가 모터샤프트의 외주에 결합되어 고정되며, 상기 로터에 회전자기장을 인가하기 위한 스테이터; 상기 하우징 외부에 설치된 모터구동회로로부터 상기 BLDC 모터에 모터 구동신호를 인가하기 위한 복수의 와이어가 내장된 케이블; 및 상기 휠을 지지하는 제1베어링과 모터샤프트 사이에 설치되어 상기 모터샤프트와 케이블이 통과하는 축관통구멍과 케이블관통구멍을 제공하며, 상기 축관통구멍과 케이블관통구멍의 실링상태를 유지하는 케이블 가이드 조립체;를 포함하며, 상기 하우징 내부에 내장된 BLDC 모터에 의해 모터샤프트를 중심으로 하우징이 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기 스테이터는 환형 요크의 외주에 복수의 티스가 방사상으로 연장되고, 상기 환형 요크의 내측에 모터샤프트와 결합되는 내륜이 복수의 브리지를 통하여 연결된 일체형 코어 프레임을 포함할 수 있다.
상기 허브 타입 전동식 구동장치는 상기 커버의 외부에 설치되어 하우징의 회전을 제동하기 위한 브레이크장치를 더 포함하며, 상기 브레이크장치는 상기 커버의 요홈에 설치된 브레이크 링; 상기 브레이크 링의 내측에 서치되어 브레이크 작동에 따라 수축 및 신장되어 외주부가 브레이크 링의 내주면에 압착되는 브레이크 패드; 및 상기 요홈의 입구에 결합되어 입구를 차단하며 중앙부가 모터샤프트에 고정결합되어 있는 브레이크 바디;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터샤프트는 양단부에 본체의 프레임과 나사결합되도록 나사산이 형성된 제1 및 제2 본체결합부; 상기 케이블 가이드 조립체의 케이블 가이드 브라켓이 결합되는 케이블 가이드 브라켓결합부; 중간부분에 스테이터의 일체형 코어 프레임과 키결합방식으로 결합되는 스테이터결합부; 브레이크장치의 브레이크 바디가 결합되는 브레이크 바디결합부;를 포함하며, 상기 제1본체결합부, 케이블 가이드 브라켓결합부, 스테이터결합부, 브레이크 바디결합부, 제2본체결합부 사이에는 각각 직경이 증가 또는 감소하는 복수의 단차부가 형성되어 있으며, 이들 단차부는 각 부분의 설치위치를 한정할 수 있다.
본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치는 전기자전거, 전기자동차, 전기오토바이, 전동스쿠터, 전동킥보드 중 어느 하나에 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 전기자전거, 전기자동차, 전기오토바이, 전동스쿠터, 전동킥보드의 구동을 위해 모터 케이싱 역할을 겸하는 하우징 내부에 모터를 내장한 허브 타입 구동모터(hub type driving motor)에 적용된다.
종래에는 모터 케이싱(하우징) 내부의 스테이터에 연결하기 위해 중공형 또는 솔리드형 샤프트 형상을 갖는 모터샤프트 내부를 통하여 공급하고 있다. 모터 케이싱(하우징)에 내장된 모터가 3상 구동방식의 BLDC 모터인 경우, BLDC 모터에 대한 3상 구동신호 공급용 와이어와 모터 케이싱(하우징)의 외부에 배치된 구동회로(드라이버)로부터 모터 구동 제어를 위한 복수의 각종 신호선 와이어도 인출되어야 한다. 따라서, 이러한 복수의 와이어를 하나의 케이블 내부에 내장하는 경우 케이블의 직경이 커지므로 모터샤프트 내부를 통하여 인출하는 방식은 작업성과 실링구조를 형성하는 데 용이하지 못하다.
본 발명에서는 모터샤프트의 외부에 결합되는 케이블 가이드 브라켓을 이용하여 휠 내부와 외부를 관통하는 케이블관통구멍을 통하여 케이블을 도입함에 의해 케이블의 도입과 실링이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에서는 스테이터와 모터샤프트 사이에 키 결합구조를 채용하여 안정된 결합이 이루어질 수 있다.
더욱이, 본 발명은 스테이터에 환형 요크의 외주에 복수의 티스가 방사상으로 연장되고, 환형 요크의 내측에 모터샤프트와 결합되는 내륜이 복수의 브리지를 통하여 연결된 일체형 코어 프레임을 이용함에 따라 조립성과 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 휠에 고정되는 로터와 모터샤프트에 고정되는 스테이터가 축방향 및 원주방향으로 모두 편향되지 않고 균형된 지지구조를 가지고 있어 편마모가 없고 소음발생을 억제할 수 있다.
본 발명에서는 BLDC 모터를 구동하는 데 필수적인 로터회전위치를 감지하기 위한 홀센서와 온도센서만을 하우징 내부에 설치된 홀센서 조립체에 실장하고 BLDC 모터를 구동하는 데 필요한 나머지 모터구동회로(제어부 등)는 하우징 외부의 본체에 배치할 수 있어 모터구동회로(제어부 등)의 방열이 쉽게 이루어질 수 있고, 충격과 진동 환경을 피하여 안정된 지지가 이루어질 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치의 정면도, 우측면도 및 좌측면도이다.
도 2는 도 1c에서 A-A선 단면도이다.
도 3은 도 1c에서 B-B선 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치의 분해 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터를 나타내는 사시도, 분해사시도 및 직경방향 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 각각 본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치에서 케이블 도입구조를 설명하기 위한 전방 사시도, 후방 사시도, 일부 절단 단면도 및 케이블 제거상태의 일부 절단 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 허브 타입 전동식 구동장치는 전기자전거, 전기자동차, 전기오토바이, 전동스쿠터, 전동킥보드의 구동을 위해 모터 케이싱 역할을 겸하는 휠 내부에 모터를 내장한 허브 타입 구동모터(hub type driving motor)에 적용되며, 이하의 설명에서 구동장치가 적용되는 대상은 "본체"로 정의한다.
본 발명의 허브 타입 전동식 구동장치는 본체가 2륜인 전기자전거, 전기오토바이, 전동스쿠터, 전동킥보드 중 하나인 경우 전륜 구동 또는 후륜 구동 여부에 따라 설치위치가 결정된다. 본체가 4륜 차량인 전기자동차나 전동카트인 경우 후륜 구동인 경우 후륜 양측 바퀴에 적용되고, 4륜 구동인 경우 4바퀴에 모두 적용된다.
도 1a 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치(100)는 크게 하우징(110), 모터샤프트(120), 로터(130), 스테이터(140), 브레이크장치(150), 제1 및 제2 베어링(161,162), 홀센서 조립체(170), 케이블(180) 및 케이블 가이드 조립체(190)를 포함하고 있다.
본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치(100)는, 모터샤프트(120)가 회전되지 않고 모터샤프트(120)의 양단부가 본체에 고정되는 것으로, 하우징(110) 내부에 내장된 BLDC 모터(200)의 로터(130)와 하우징(110)은, 모터샤프트(120)에 고정된 스테이터(140)의 회전자기장에 따라 회전이 이루어진다.
이하에 본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치(100)의 구성을 상세하게 설명한다.
하우징(110)은 외주부에 타이어(101)가 결합되는 림(111a)이 형성되고 일측이 개방된 컵 형상으로 이루어진 휠(111)과 외주부가 상기 휠(111)의 개구부에 실링 결합되는 커버(112)를 포함한다.
상기 휠(110)의 개구부와 커버(112)의 외주부 사이에는 실링 결합을 위해 O-링(114)이 삽입되어 있고, 휠(110)과 커버(112)의 조립상태를 유지하도록 복수의 고정볼트(113)를 체결하여 고정시킨다.
상기 휠(110)과 커버(112)의 중앙에는 관통구멍이 형성되어 있고, 각각 관통구멍의 외주에는 제1 및 제2 베어링 하우징(111b,112a)이 형성되며, 제1 및 제2 베어링 하우징(111b,112a)에는 하우징(110)을 모터샤프트(120)을 중심으로 회전 가능하게 지지하도록 제1 및 제2 베어링(161,162)이 설치되어 있다.
상기 제2 베어링(162)과 모터샤프트(120) 사이에는 실링용 O-링(189)이 삽입되어 있다.
모터샤프트(120)는 양단부에 본체의 프레임과 나사결합되도록 나사산이 형성된 제1 및 제2 본체결합부(121,126), 케이블 가이드 브라켓(191)이 결합되는 케이블 가이드 브라켓결합부(122), 중간부분에 스테이터(140)와 결합되는 스테이터결합부(123), 브레이크 바디(151)가 결합되는 브레이크 바디결합부(125)를 포함하고 있다. 제1본체결합부(121), 케이블 가이드 브라켓결합부(122), 스테이터결합부(123), 브레이크 바디결합부(125), 제2본체결합부(126) 사이에는 각각 직경이 증가 또는 감소하는 복수의 단차부가 형성되어 있으며, 이들 단차부는 각 부분의 설치위치를 한정하는 역할을 한다.
상기 커버(112)의 외측에는 원형 요홈(112a)이 형성되어 있으며, 이 요홈(112a)에는 하우징의 회전을 제동하기 위한 브레이크장치(150)가 설치되어 있다. 브레이크장치(150)는 요홈(112a)에 브레이크 링(152)이 설치되어 있으며, 그의 내측에는 브레이크 작동에 따라 수축 및 신장되어 외주부가 브레이크 링(152)의 내주면에 압착되는 브레이크 패드(153)가 배치되어 있으며, 요홈(112a)의 입구에는 브레이크 바디(151)가 결합되어 입구를 차단한다. 브레이크 바디(151)는 중앙부가 모터샤프트(120)에 고정결합되어 있다.
본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치(100)는, 하우징(110) 내부에 싱글 로터(130)와 싱글 스테이터(140)로 구성되는 3상 구동방식의 BLDC 모터(200)를 포함하고 있다.
상기 컵 형상으로 이루어진 휠(110)의 원통형 벽에는 백요크(131)와 마그넷(132)이 적층되어 로터(130)를 형성하고 있다. 상기 마그넷(132)은 N극과 S극이 교대로 배치된 복수의 분할자석으로 이루어지거나, 분할착자된 원통형 마그넷을 사용할 수 있다.
상기 컵 형상으로 이루어진 휠(110)의 바닥에는 로터 마그넷(132)과 대응하는 자극을 갖는 환형의 센싱 마그넷(172)이 설치되어 있다. 상기 센싱 마그넷(172)과 대향한 부위에는 로터의 회전시에 로터의 회전위치를 감지할 수 있도록 홀센서가 PCB에 장착된 홀센서 조립체(170)가 후술하는 스테이터(140)에 설치되어 있다.
상기 로터(130)의 마그넷(132)과 대향하여 에어갭을 갖고 스테이터(140)가 배치되어 있으며, 스테이터(140)는 중앙부가 모터샤프트(120)의 외주에 키(key)(124)를 이용한 키결합방식으로 결합되어 고정되며, 로터(130)에 회전자기장을 인가함에 의해 로터(130)를 회전시킨다.
본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터(140)는 예를 들어, 복수의 티스(teeth)(즉, 코일 권선부)(141b)가 링형태의 요크(몸체)(141a)로부터 방사방향으로 연장된 일체형 스테이터 코어(141)의 티스에 조립 또는 인서트 몰딩방식으로 형성된 절연성 보빈(142)에 3상(U,V,W) 코일(143)이 권선된 구조를 가지고 있다. 상기 티스(141b)의 표면에 일체로 형성되는 보빈(142)은 스테이터 지지체(145)와 함께 열경화성 수지나 열가소성 수지를 이용한 인서트 몰딩방식으로 형성될 수 있다.
상기 스테이터(140)는 하우징(110)의 외부로부터 모터 구동에 필요한 3상(U,V,W) 구동신호를 전달하는 3개의 와이어가 하나의 케이블(180)에 내장되어 하우징(110) 내부로 도입된 후, 스테이터(140)의 스테이터 지지체(145)에 설치된 3개의 버스바에 고정된 후 복수의 티스(141b)에 권선된 3상(U,V,W) 코일(143)과 각각 연결된다.
이경우, 본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치(100)는 일체형 스테이터 코어(141) 대신에 복수의 분할 코어를 이용하여 3상(U,V,W) 코일(143)을 권선한 후, 몰딩용 수지를 사용하여 환형으로 일체화하면서 스테이터 지지체(145)를 동시에 형성하는 분할코어방식으로 구성될 수 있다.
상기 스테이터(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 외측으로부터 내측의 축방향으로 스테이터 코어(141)와 스테이터 프레임(144)이 배치된 상태로 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재 또는 열가소성 수지로 몰딩하여 스테이터 지지체(145)를 형성함에 의해 일체화될 수 있다. 이 경우, 상기 스테이터 코어(141)의 티스(141b)에도 로터의 마그넷(132)과 대향한 부분을 제외하고 코일(143)이 권선되는 영역을 정의하는 보빈(142)을 일체로 형성할 수 있다.
또한, 상기 스테이터(140)는, 스테이터 코어(141)에 보빈(142)과 스테이터 지지체(145)를 일체로 형성하고 티스(141b)에 3상(U,V,W) 코일(143)을 권선한 상태에서 스테이터 프레임(144)과 끼움결합에 의해 조립될 수 있다. 이 경우, 스테이터 프레임(144)은 금속재로 이루어지며 외륜과 내륜(보스)(144b)이 복수의 연결부(144a)으로 연결된 구조를 가질 수 있다. 즉, 스테이터 프레임(144)은 도 5b에 도시된 일체형 코어 프레임(146)에서 복수의 티스(141b)가 제거된 형상을 가질 수 있다. 스테이터 프레임(144)은 예를 들어, 알루미늄합금을 이용한 다이케스팅 방식으로 제작되거나, 텅스텐 소재를 이용하여 분말야금법으로 성형될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 스테이터(140)는 복수의 티스(teeth)(141b)에 조립방식으로 절연성 보빈과 스테이터 지지체를 형성하고 3상(U,V,W) 코일(143)을 권선하는 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터(140a)는 일체형 코어 프레임(146), 절연필름(147), 제1 및 제2 인슐레이터(148,149) 및 코일(143)을 포함한다. 상기 절연필름(147)과 제1 및 제2 인슐레이터(148,149)는 제1실시예에 따른 스테이터의 절연성 보빈과 스테이터 지지체와 동일한 역할을 한다.
제2실시예에 따른 스테이터(140a)는, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 스테이터 코어(141)와 스테이터 프레임(144)이 일체화된 일체형 코어 프레임(146)을 사용할 수 있으며, 박막의 규소강판을 복수개 적층하여 이루어질 수 있다. 일체형 코어 프레임(146)은 환형 요크(141a)의 외주에 복수의 티스(141b)가 방사상으로 연장되고, 환형 요크(141a)의 내측에 모터샤프트(120)와 결합되는 내륜(보스)(144b)이 복수의 연결부(144a)를 통하여 연결된 구조를 가질 수 있다.
일체형 코어 프레임(146)의 방사상으로 연장된 복수의 티스(141b)에는 로터의 마그넷과 대향한 외주면을 제외한 4측면을 둘러싸도록 대략 직사각통 형상으로 이루어지는 박막의 절연필름(147)이 구비되어, 코일(143)이 티스(141b)에 권선된 경우 절연상태를 유지한다.
또한, 스테이터(140a)는 일체형 코어 프레임(146)의 복수의 티스(141b)와 환형 요크(141a)를 일측 및 타측에서 커버하도록 제1 및 제2 인슐레이터(148,149)가 일체형 코어 프레임(146)에 끼움결합방식으로 조립된다. 제1 및 제2 인슐레이터(148,149)는 코일(143)이 티스(141b)에 권선된 경우 절연필름(147)과 함께 절연상태를 유지한다.
제1 및 제2 인슐레이터(148,149)는 각각 복수의 티스(141b)와 환형 요크(141a)에 대응하도록 환형 몸체(148a)와 상기 환형 몸체(148a)로부터 방사상으로 뻗어있는 복수의 연장돌기부(148b)를 포함하고 있다.
또한, 상기 제1인슐레이터(148)는 환형 몸체(148a)의 내측방향으로 환형 연장부(148c)가 연장형성되어 있다. 환형 연장부(148c)에는 홀센서 조립체(170)의 PCB를 고정볼트 또는 고정나사(171)를 사용하여 고정시키기 위한 홀센서 고정부(170a)가 배치되고, 버스 바(bus bar)용 볼트를 고정시키기 위한 3개의 너트(139)가 간격을 두고 매입되어 있다.
더욱이, 상기 제1인슐레이터(148)에는 3상(U,V,W) 코일(143)을 Y-결선방식으로 결선할 때, 중성점(Neutral Point)을 형성하기 위한 공통터미널(138)이 인서트 몰딩되어 3개의 공통터미널단자(138a)가 제1인슐레이터(148)의 상부로 돌출될 수 있다.
상기 제1인슐레이터(148)의 환형 몸체(148a)에는 필요에 따라 어느 하나의 티스(141b)에 권선 후 다른 티스에 코일을 권선하기 위해 텐션을 유지하면서 다른 티스로 이동하거나 권선방향을 바꾸려고 할 때 가이드 역할을 하는 복수의 권선 가이드 돌기(148d)를 구비할 수 있다.
상기 스테이터 코어(141)와 분리된 스테이터 프레임(144) 또는 일체형 코어 프레임(146)은 내륜(보스)(144b)이 도 3에 도시된 바와 같이 키(124)를 이용하여 모터샤프트(120)에 고정될 수 있으며, 또한, 스테이터 프레임(144)과 일체형 코어 프레임(146)은 스플라인 결합방식으로 모터샤프트(120)에 고정결합될 수 있다.
그 결과, 스테이터(140)와 모터샤프트(120) 사이의 결합은 원주방향이나 축방향으로도 편향되지 않고 안정된 지지구조를 가지므로, 모터 케이싱(훨)의 회전시에도 편향되지 않아 편마모 발생이 없고 내구성 향상과 소음발생을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치(100)는 예를 들어, 20극 싱글 로터(130)와 18슬롯(slot) 구조의 싱글 스테이터(140)로 구성되는 BLDC 모터(200)로 이루어질 수 있다. 스테이터(140)는 3상(U,V,W) 코일(143)이 스테이터 코어(141)의 티스(141b)에 권선되어 있으며, 하우징(110)의 외부에 설치된 모터구동장치로부터 3상(U,V,W) 코일(143)에 6-스텝(step) 방식으로 구동신호를 인가하도록 케이블(180)을 통하여 전달된다.
상기 BLDC 모터(200)는 3상(U,V,W) 구동방식으로 구동될 때, 예를 들어, 로터위치검출소자로서 홀(Hall)센서를 이용하여 로터(130)의 회전위치를 감지할 수 있다. 이를 위해 로터(130)와 동시에 회전되는 센싱 마그넷(172)이 휠(110)의 바닥에 설치되어 있으며, 로터(130)가 회전될 때 센싱 마그넷(172)과 대향하여 스테이터(140)에 설치된 홀센서 조립체(170)에 의해 로터(130)의 회전위치를 감지할 수 있다.
로터의 위치신호를 검출하는 로터위치검출소자는 3상 구동방식인 경우, 예를 들어, 2개 또는 3개의 홀(Hall)소자를 사용할 수 있다. 홀센서 조립체(170)는 인쇄회로기판(PCB)에 3개의 홀센서와 주변회로소자가 실장된 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 허브 타입 전동식 구동장치(100)는 케이블(180) 내부에 3상(U,V,W) 구동을 위한 구동신호를 전달하는 3선의 와이어, 홀센서 조립체(170)로부터 로터회전위치감지신호를 모터구동회로(도시되지 않음)에 전송하기 위한 5선의 와이어, 온도센싱용 2선의 와이어를 포함하여 10선의 와이어를 내장하고 있다.
BLDC 모터(200)는 하우징(110)의 외부로부터 하우징 내부로 3상(U,V,W) 구동을 위해 하우징 외부의 모터구동회로로부터 하우징 내부의 스테이터에 3상(U,V,W) 구동신호가 인가되고, 하우징(110) 내부에 설치된 홀센서 조립체(170)로부터 로터회전위치감지신호와 모터 내부의 온도값을 검출한 후 모터구동회로로 전송한다.
허브 타입 전동식 구동장치(100)는 복수의 와이어가 내장된 케이블을 하우징 내부로 도입 또는 인출할 때 실링상태를 유지하는 것이 필요하며, 본 발명은 케이블 가이드 조립체를 이용하여 케이블 실링 구조를 완성한다.
이하에 도 6a 내지 도 6d를 참고하여 본 발명에 따른 케이블 가이드 조립체를 설명한다.
우선, 상기 하우징(110)을 형성하는 휠(110)과 커버(112)의 중앙에는 각각 관통구멍이 형성되어 있고, 각각 관통구멍의 외주에는 제1 및 제2 베어링 하우징(111b,112a)이 형성되며, 제1 및 제2 베어링 하우징(111b,112a)에는 제1 및 제2 베어링(161,162)이 설치되어 있다. 제1 및 제2 베어링(161,162)은 볼베어링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 경우, 제1베어링(161)은 제2베어링(162)보다 더 큰 직경을 가지고 있고, 제1베어링(161)의 내주에는 케이블 가이드 조립체(190)가 설치되어 있다. 즉, 제1베어링(161)은 내주에 케이블(180)이 통과하는 케이블 가이드 조립체(190)를 설치할 수 있도록 제2베어링(162)보다 더 큰 직경으로 형성되어 있다.
상기 케이블 가이드 조립체(190)는 케이블 가이드 브라켓(191), 실리콘 러버 링(Silicon rubber ring)(192), 케이블 브라켓 커버(198), O-링(195,196,197)를 포함하고 있다.
제1베어링(161)의 내주에는 금속제로 이루어진 케이블 가이드 브라켓(191)이 결합되어 있으며, 케이블 가이드 브라켓(191)의 외주에 구비된 요홈에는 O-링(196)이 삽입되어 제1베어링(161)과 케이블 가이드 브라켓(191) 사이는 실링상태로 설정된다. 상기 케이블 가이드 브라켓(191)은 예를 들어, 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있으며, 다이캐스팅 방식으로 성형될 수 있다.
상기 케이블 가이드 브라켓(191)은 중앙에 모터샤프트(120)가 관통결합되는 축관통구멍(193)이 형성되고, 축관통구멍(193)으로부터 일측으로 편향되어 케이블(180)이 통과하는 케이블관통구멍(194)이 형성되어 있다. 축관통구멍(193)은 케이블관통구멍(194)보다 더 긴 길이를 가지도록 몸체(191a)로부터 원통관(191b)이 휠(110)의 외부로 연장되어 있으며, 원통관(191b)의 선단부에는 실링스토퍼(199)가 모터샤프트(120)에 결합되어 케이블 가이드 브라켓(191)의 이동을 제한하면서 실링상태를 보완한다.
상기 원통관(191b) 상부의 케이블관통구멍(194)의 입구에는 케이블(180)이 쉽게 케이블관통구멍(194)으로 진입 또는 인출될 수 있도록 요홈(191c)이 길게 형성되어 있다.
상기 케이블 가이드 브라켓(191)의 휠(110) 내측에는 외주부에 스토퍼 역할을 하는 환형 플랜지(191d)가 돌출되어 있으며, 플랜지(191d)는 제1베어링(161)의 내주에 걸리게 된다.
상기 플랜지(191d)에는 환형 요홈이 형성되고 환형 요홈에는 환형의 케이블 브라켓 커버(198)가 결합되어 있다. 케이블 브라켓 커버(198)는 합성수지로 이루어질 수 있으며, 상기 케이블 가이드 브라켓(191)의 축관통구멍(193)과 케이블관통구멍(194)에 대응하는 2개의 관통구멍을 구비하고, 후단부는 상기 플랜지(191d)의 환형 요홈(191e)에 삽입되고 선단부는 케이블관통구멍(194)의 내부로 연장된 원통형 연장부(198a)를 구비하고 있다.
상기 케이블 가이드 브라켓(191)은 케이블 브라켓 커버(198)가 결합되는 하우징 내측의 케이블관통구멍(194)의 입구로부터 일정길이만큼 케이블관통구멍(194)의 내경보다 더 큰 내경을 갖는 단차부(191f)를 구비하고 있다.
상기 케이블 가이드 브라켓(191)의 축관통구멍(193)을 통과하는 모터샤프트(120)의 외주에 구비된 요홈에는 O-링(195)이 삽입되어 축관통구멍(193)과 모터샤프트(120) 사이는 실링 결합되고, 케이블관통구멍(194) 내부에는 탄성과 가요성을 갖는 실리콘 러버 링(Silicon rubber ring)(192)이 삽입되어 케이블관통구멍(194)의 실링이 이루어진다. 실리콘 러버 링(192)은 소정의 폭을 가지면서 내측에 돌출형성된 복수의 돌기가 케이블(180)의 외주에 압착결합되어 있어, 케이블관통구멍(194)과 케이블(180) 사이를 강한 실링상태로 설정하는 케이블 실(cable seal) 역할을 한다.
실리콘 러버 링(192)은 케이블 브라켓 커버(198)의 조립에 따라 케이블 브라켓 커버(198)의 연장부(198a)에 의해 압착되면서 단차부(191f)에 설치위치가 제한된다.
본 발명에서는 케이블관통구멍(194)에 삽입된 실리콘 러버 링(Silicon rubber ring)(192)이 케이블(180)의 외주와 케이블관통구멍(194) 사이에 압착결합되어 있어 케이블(180)의 유동이 발생할지라도 실링상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 케이블(180)은 내부에 복수의 와이어를 내장하고 있어 소정의 직경을 가지고 있다. 따라서, 종래와 같이 중공형태의 모터샤프트를 통과하는 방식은 조립 생산성이 떨어지고 실링구조를 형성하는 데 어려움이 있으나, 본 발명에서는 알루미늄 합금을 이용한 다이캐스팅 방식으로 축관통구멍(193)과 케이블관통구멍(194)을 갖는 케이블 가이드 브라켓(191)을 쉽고 정밀 성형할 수 있으며, 이를 이용하면 케이블의 조립생산성이 높고 실링구조의 형성이 용이하다.
본 발명은 전기자전거, 전기자동차, 전기오토바이, 전동스쿠터, 전동킥보드 등의 구동을 위해 모터 케이싱 역할을 겸하는 휠 내부에 모터를 내장한 허브 타입 구동모터(hub type driving motor)에 적용될 수 있다.
100: 구동장치 110: 하우징
111: 휠 112: 커버
111a: 림 112a: 요홈
113: 고정볼트 114,189: O-링
111b,112a: 베어링 하우징 120: 모터샤프트
121,126: 본체결합부 122: 케이블 가이드 브라켁결합부
123: 스테이터결합부 124: 키
125: 브레이크 바디결합부 130: 로터
131: 배요크 132: 마그넷
138: 공통터미널 138a: 공통터미널단자
139: 너트 142: 보빈
140,140a: 스테이터 141: 스테이터 코어
141a: 요크 141b: 티스
143: 코일 144: 스테이터 프레임
144a: 연결부 144b: 내륜
145: 스테이터 지지체 146: 코어 프레임
147: 절연필름 148,149: 인슐레이터
148a: 몸체 148b: 연장돌기부
148c: 연장부 149d: 권선 가이드 돌기
150: 브레이크장치 151: 브레이크 바디
152: 브레이크 링 153: 브레이크 패드
161,162: 베어링 170: 홀센서 조립체
170a: 홀센서 고정부 171: 고정볼트
172: 센싱 마그넷 180: 케이블
190: 케이블 가이드 조립체 191: 케이블 가이드 브라켓
191a: 몸체 191b: 원통관
191c,191e: 요홈 191d: 플랜지
191f: 단차부 192: 실리콘 러버 링
193: 축관통구멍 194: 케이블관통구멍
195-197: O-링 198: 케이블 브라켓 커버
198a: 원통형 연장부 199: 실링스토퍼

Claims (16)

  1. 컵 형상으로 이루어진 휠과 외주부가 상기 휠의 개구부에 결합되는 커버를 구비하는 하우징;
    상기 하우징 외부의 본체에 양단부가 고정설치되는 모터샤프트;
    상기 휠과 커버의 중앙에 형성된 각각의 관통구멍에 설치되어 모터샤프트를 중심으로 하우징을 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 및 제2 베어링;
    상기 하우징 내부에 내장되며 모터샤프트를 중심으로 하우징을 회전시키는 BLDC 모터;
    상기 하우징 외부에 설치된 모터구동회로로부터 상기 BLDC 모터에 모터 구동신호를 인가하기 위한 복수의 와이어가 내장된 케이블; 및
    상기 휠을 지지하는 제1베어링과 모터샤프트 사이에 설치되어 상기 모터샤프트와 케이블이 통과하는 축관통구멍과 케이블관통구멍을 제공하며, 상기 축관통구멍과 케이블관통구멍의 실링상태를 유지하는 케이블 가이드 조립체;를 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 가이드 조립체는
    상기 제1베어링과 모터샤프트 사이에 설치되며, 중앙에 모터샤프트가 관통결합되는 축관통구멍이 형성되고, 상기 축관통구멍으로부터 일측으로 편향되어 케이블이 통과하는 케이블관통구멍이 형성되어 있는 케이블 가이드 브라켓;
    상기 케이블관통구멍에 삽입되며 케이블의 외주에 끼워지는 실리콘 러버 링; 및
    선단부가 상기 실리콘 러버 링을 고정하도록 케이블관통구멍에 끼워지는 케이블 브라켓 커버;를 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 케이블 가이드 브라켓은
    상기 축관통구멍과 케이블관통구멍이 형성되어 있는 몸체;
    축관통구멍이 케이블관통구멍보다 더 긴 길이를 가지도록 몸체로부터 휠의 외부로 연장되어 있는 원통관; 및
    상기 휠 내측에 연장형성되어 제1베어링의 내주에 걸리는 스토퍼 역할을 하는 환형 플랜지;를 포함하며,
    상기 케이블관통구멍에는 케이블 브라켓 커버가 끼워질 때 실리콘 러버 링의 위치를 한정하는 단차부를 갖는 허브 타입 전동식 구동장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1베어링과 케이블 가이드 브라켓 사이를 실링상태로 설정하는 제1오링; 및
    상기 케이블 가이드 브라켓의 축관통구멍과 모터샤프트 사이를 실링상태로 설정하는 제2오링;을 더 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 BLDC 모터는
    상기 컵 형상으로 이루어진 휠의 원통형 내벽에 백요크와 마그넷이 적층된 로터; 및
    외주부가 상기 로터의 마그넷과 에어갭을 갖고 대향하고 중앙부가 모터샤프트의 외주에 결합되어 고정되며, 상기 로터에 회전자기장을 인가하기 위한 스테이터;를 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 컵 형상 휠의 바닥에 설치되며 로터 마그넷과 대응하는 자극을 갖도록 설정되는 환형의 센싱 마그넷; 및
    상기 센싱 마그넷과 대향한 스테이터에 설치되어 로터의 회전시에 로터의 회전위치를 감지하기 위한 홀센서 조립체;를 더 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스테이터는
    복수의 티스가 링형태의 요크로부터 방사방향으로 연장된 일체형 스테이터 코어;
    상기 티스에 조립 또는 인서트 몰딩방식으로 형성된 절연성 보빈;
    상기 보빈에 권선된 코일;
    상기 티스의 표면에 일체로 형성되는 보빈과 함께 스테이터 코어를 둘러싸는 스테이터 지지체; 및
    외륜이 상기 스테이터 코어에 끼움결합에 의해 조립되며 내륜이 키를 이용한 키결합방식으로 모터샤프트에 결합되는 스테이터 프레임;을 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스테이터는 하우징의 외부로부터 모터 구동에 필요한 3상(U,V,W) 구동신호를 전달하는 3개의 와이어가 하나의 케이블에 내장되어 하우징 내부로 도입된 후, 스테이터의 스테이터 지지체에 설치된 3개의 버스바에 고정된 후 복수의 티스에 권선된 3상(U,V,W) 코일과 각각 연결되는 허브 타입 전동식 구동장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 스테이터는
    환형 요크의 외주에 복수의 티스가 방사상으로 연장되고, 상기 환형 요크의 내측에 모터샤프트와 결합되는 내륜이 복수의 브리지를 통하여 연결된 일체형 코어 프레임;
    상기 로터의 마그넷과 대향한 외주면을 제외한 복수의 티스의 4측면을 둘러싸는 절연필름;
    각각 복수의 티스와 환형 요크에 대응하도록 환형 몸체와 상기 환형 몸체로부터 방사상으로 뻗어있는 복수의 연장부를 구비하고, 상기 일체형 코어 프레임의 일측 및 타측에 조립되는 제1 및 제2 인슐레이터; 및
    상기 절연필름과 제1 및 제2 인슐레이터에 의해 둘러싸인 티스 부분에 권선되는 코일;을 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1인슐레이터는 환형 몸체의 내측방향으로 연장형성되는 환형 연장부를 더 포함하며,
    상기 환형 연장부는 상기 홀센서 조립체를 설치하기 위한 홀센서 고정부와, 버스 바(bus bar)용 볼트를 고정시키기 위해 매입된 복수의 너트를 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 환형 몸체에 인서트 몰딩되어 3개의 공통터미널단자가 환형 몸체의 상부로 돌출되며, 3상(U,V,W) 코일을 Y-결선방식으로 결선할 때, 중성점(Neutral Point)을 형성하기 위한 공통터미널; 및
    상기 환형 몸체에 일체로 형성되며 복수의 티스에 코일을 권선할 때 코일의 가이드 역할을 하는 복수의 권선 가이드 돌기;를 더 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  12. 컵 형상으로 이루어진 휠과 외주부가 상기 휠의 개구부에 결합되는 커버를 구비하는 하우징;
    상기 하우징 외부의 본체에 양단부가 고정설치되는 모터샤프트;
    상기 휠과 커버의 중앙에 형성된 각각의 관통구멍에 설치되어 모터샤프트를 중심으로 하우징을 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 및 제2 베어링;
    상기 컵 형상으로 이루어진 휠의 원통형 내벽에 백요크와 마그넷이 적층된 로터;
    외주부가 상기 로터의 마그넷과 에어갭을 갖고 대향하고 중앙부가 모터샤프트의 외주에 결합되어 고정되며, 상기 로터에 회전자기장을 인가하기 위한 스테이터;
    상기 하우징 외부에 설치된 모터구동회로로부터 상기 BLDC 모터에 모터 구동신호를 인가하기 위한 복수의 와이어가 내장된 케이블; 및
    상기 휠을 지지하는 제1베어링과 모터샤프트 사이에 설치되어 상기 모터샤프트와 케이블이 통과하는 축관통구멍과 케이블관통구멍을 제공하며, 상기 축관통구멍과 케이블관통구멍의 실링상태를 유지하는 케이블 가이드 조립체;를 포함하며,
    상기 하우징 내부에 내장된 BLDC 모터에 의해 모터샤프트를 중심으로 하우징이 회전되는 허브 타입 전동식 구동장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스테이터는 환형 요크의 외주에 복수의 티스가 방사상으로 연장되고, 상기 환형 요크의 내측에 모터샤프트와 결합되는 내륜이 복수의 브리지를 통하여 연결된 일체형 코어 프레임을 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 커버의 외부에 설치되어 하우징의 회전을 제동하기 위한 브레이크장치를 더 포함하며,
    상기 브레이크장치는 상기 커버의 요홈에 설치된 브레이크 링;
    상기 브레이크 링의 내측에 서치되어 브레이크 작동에 따라 수축 및 신장되어 외주부가 브레이크 링의 내주면에 압착되는 브레이크 패드; 및
    상기 요홈의 입구에 결합되어 입구를 차단하며 중앙부가 모터샤프트에 고정결합되어 있는 브레이크 바디;를 포함하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 모터샤프트는
    양단부에 본체의 프레임과 나사결합되도록 나사산이 형성된 제1 및 제2 본체결합부;
    상기 케이블 가이드 조립체의 케이블 가이드 브라켓이 결합되는 케이블 가이드 브라켓결합부;
    중간부분에 스테이터의 일체형 코어 프레임과 키결합방식으로 결합되는 스테이터결합부;
    브레이크장치의 브레이크 바디가 결합되는 브레이크 바디결합부;를 포함하며,
    상기 제1본체결합부, 케이블 가이드 브라켓결합부, 스테이터결합부, 브레이크 바디결합부, 제2본체결합부 사이에는 각각 직경이 증가 또는 감소하는 복수의 단차부가 형성되어 있으며, 이들 단차부는 각 부분의 설치위치를 한정하는 허브 타입 전동식 구동장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 허브 타입 전동식 구동장치는 전기자전거, 전기자동차, 전기오토바이, 전동스쿠터, 전동킥보드 중 어느 하나에 이용되는 허브 타입 전동식 구동장치.
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