KR20210086187A

KR20210086187A - 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치

Info

Publication number: KR20210086187A
Application number: KR1020190179958A
Authority: KR
Inventors: 김성진; 홍재승; 김민수; 도미래; 허춘영
Original assignee: 에스엘 주식회사
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2021-07-08
Also published as: CN214728160U; US20210197655A1; US11571960B2; DE102020135170A1

Abstract

본 발명은 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치에 관한 것으로, 구동력을 제공하는 입력 구동부; 상기 입력 구동부의 회전축 방향으로 적층 구비되는 제1 회전자, 제2 회전자 및 고정자를 포함하는 변속부; 및 상기 제1 회전자 또는 상기 2 회전자 중 하나에 연결된 출력부를 구비하고, 상기 입력 구동부는 상기 출력부에 연결된 상기 제1 회전자 또는 상기 제2 회전자를 제외한 나머지 상기 제1 회전자 또는 상기 제2 회전자에 연결될 수 있다.

Description

감속장치를 구비한 차량용 구동 장치{Driving device for vehicle having variable reduction device}

본 발명은 차량용 구동 장치에 관한 것으로서, 예컨대 변속기 제어 장치의 고출력 및 소형화를 구현할 수 있는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치에 관한 것이다.

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

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.

상기와 같은 전기를 동력원으로 사용하는 이동수단, 증, 전기 자동차, 플러그 인 하이브리드차(Plug-in hybrid car), 연료 전지차 등에는 대형의 단일 모터를 사용하지 않고, 차륜에 각각 모터를 내설하여 분산 제어하는 인휠 모터 시스템이 사용되고 있다.

이러한, 인휠 모터 시스템(In-wheel motor system)은 휠 내부에 구동모터, 제동장치, 베어링, 감속기 등이 일체화된 시스템으로 구성되어 있다. 인휠 모터 시스템은 하나의 대용량 모터에 의해 구동되는 시스템보다 에너지 효율이 높고, 전기식 4륜 구동 시스템의 구성이 용이하며, 좌우측의 휠을 독립 구동 제어함으로써 차량의 주행 안정성을 개선시킬 수 있는 등의 기술적 장점을 가지고 있다.

일반적으로 인휠 모터 시스템은 구동력을 발생시키는 모터, 모터를 냉각시키는 냉각장치, 모터의 구동력을 휠로 전달하는 감속기, 제동력을 발생시키는 제동장치, 차량의 방향을 전환하는 조향장치, 휠을 차량에 지지하는 서스펜션 등으로 구성되며, 이러한 다수의 구성 부품이 휠 내부에 유기적으로 통합 배치되게 된다. 통상 상기와 같은 인휠 모터 시스템은 모터의 스테이터 및 로터를 통해 전기에너지를 회전 구동력으로 변환하며, 이 회전 구동력을 감속기를 통해 감속 또는 토크 증대시킨 후, 허브로 전달하여 휠을 회전 구동시키는 순으로 동력전달이 이뤄지게 된다.

또한, 카운터 기어 및 유성 기어는 접촉에 의해 구동되는 접촉식 감속기로서, 기어들의 접촉으로 인해 소음 및 이질감이 발생되며, 내구수명에 한계가 발생되고, 접촉식 기어의 구동을 위해 윤활유를 정기적으로 관리해 주어야 하는 문제점이 있다.

또한, 인휠시스템의 모터는 단일 감속기이므로, 감속기가 고장나면 모터가 구동되지 못하며 이는 운전자의 안전과 관련되어 심각한 차량 문제를 발생시킬 수 있다.

또한, 차량이 제동력을 구현하기 위해서는 휠의 제한된 공간 내에 유압식 브레이크와 인휠 모터가 함께 장착되어야 하므로 공간의 제약이 발생될 수밖에 없는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 2011-0040459호(2011.04.20 공개, 발명의 명칭: 윈휠 시스템용 차륜구동장치)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 차량용 구동 장치에서, 구동모터의 동력을 휠에 직접 전달할 수 있는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 축형 마그네틱 기어를 적용하여 비접촉 감속을 구현할 수 있는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배치공간의 여유를 확보할 수 있는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치는,

구동력을 제공하는 입력 구동부;

상기 입력 구동부의 회전축 방향으로 적층 구비되는 제1 회전자, 제2 회전자 및 고정자를 포함하는 변속부; 및

상기 제1 회전자 또는 상기 2 회전자 중 하나에 연결된 출력부를 구비하고,

상기 입력 구동부는 상기 출력부에 연결된 상기 제1 회전자 또는 상기 제2 회전자를 제외한 나머지 상기 제1 회전자 또는 상기 제2 회전자에 연결될 수 있다.

상기 변속부와 상기 입력 구동부를 수용하는 하우징; 및

상기 입력 구동부의 구동력을 상기 변속부로 전달하는 샤프트를 포함하고,

상기 출력부는 상기 샤프트를 통해 상기 입력 구동부의 구동력을 전달받아 상기 변속부를 통해 변속된 회전을 출력할 수 있다.

상기 변속부는 축방향으로 적층 구비되어 출력 회전을 구비하는 축형 마그네틱 기어를 포함하고,

상기 축형 마그네틱 기어는,

상기 샤프트의 단부에서 연결되며, 상기 축방향의 수직한 방향으로 자성체의 고조파 변조기를 구비한 폴피스 모듈의 상기 제1 회전자를 포함할 수 있다.

상기 축형 마그네틱 기어는

상기 폴피스 모듈의 하부에 구비되고, 상기 축방향의 수직한 방향으로 놓이는 제1 마그넷을 구비하는 원판 형상의 상기 제2 회전자를 포함할 수 있다.

상기 축형 마그네틱 기어는

상기 하우징의 상부와 상기 폴피스 모듈 사이에 위치되고, 상기 폴피스 모듈과 대향한 방향으로 상기 축방향의 수직한 방향으로 놓이는 제2 마그넷을 구비하는 복수의 마그넷을 구비한 상기 고정자를 포함할 수 있다.

상기 제1 마그넷은 상기 제2 마그넷보다 극수가 적게 구비되고,

상기 폴피스 모듈은 상기 회전자보다 상대적으로 저속으로 회전할 수 있다.

상기 제2 마그넷은 하우징에 고정되고,

상기 제1 마그넷은 상기 샤프트 연결되고,

상기 축형 마그네틱 기어는 고정 감속비를 가지며,

상기 축형 마그네틱 기어를 통해 감속 구동을 구현할 수 있다.

상기 제2 회전자는 상기 샤프트를 통해 상기 입력 구동부의 구동을 전달받고,

상기 제1 회전자는 상기 고정자와 상기 제2 회전자 사이에 위치하여 상기 출력부에 연결될 수 있다.

상기 샤프트는,

메인 축;

상기 메인 축의 상단에서 제2 하우징의 바닥면 측으로 절곡 돌출되어 상기 메인 축 사이에서 공간을 형성하는 축 하우징; 및

상기 축 하우징의 상단에 구비되고, 상기 메인 축에 연장되어 출력부의 인입홈 측으로 돌출되어 결합되는 돌기 축을 포함할 수 있다.

상기 샤프트 및 상기 출력부와 접촉되는 위치에는 베어링 부재가 구비될 수 있다.

상기 입력 구동부는,

원통형상을 가지며, 원통형상의 중심 방향으로 돌출되는 복수의 고정자 코어 및 상기 고정자 코어의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 코일을 포함하는 입력 고정자; 및

상기 입력 고정자의 내측에 안착되며, 상기 축 하우징의 외측면에 고정 결합되고, 외측면으로 상기 코일에 대응되는 제3 마그넷을 실장하는 입력 회전자를 포함할 수 있다.

상기 출력부가 회전할 경우 상기 입력 구동부는 발전기로서 혹은 모터의 역구동을 통해 전력이 생성될 수 있다.

상기 출력부가 회전할 경우, 상기 입력 구동부의 고정자와 입력 구동부가 연결된 회전자 사이의 자기장에 의해 출력부에 연결된 회전자에 소정의 제동력이 걸릴 수 있다.

상기 출력부가 회전할 경우, 상기 입력 구동부의 고정자와 상기 입력 구동부가 연결된 회전자 사이의 자기장에 의해 상기 출력부에 연결된 회전자에 소정의 제동력이 걸릴 수 있다.

상기 출력부가 회전하고 있을 때, 상기 입력 구동부에 유지 전류(holding current)를 인가하여 상기 입력 구동부가 고정되었을 경우 상기 출력부의 회전이 감속될 수 있다.

상기 입력 구동부가 고정되어 상기 출력부의 회전이 감속될 경우,

제동력이 걸리는 주기가 사인파형을 이루어 일정주기로 제동력이 걸릴 수 있다.

상기 입력 구동부에 걸리는 유지 전류(holding current)를 가변하여 상기 출력부의 제동력을 가변할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치는, 입력 구동부 및 제어 구동부의 두개의 구동과 제어 구동부에 구비되는 축형 마그네틱 기어를 통한 고정 감속을 구현하여 출력토크 대비 낮은 모터 용량을 설계할 수 있어, 배치공간의 여유를 확보하고, 경량화 및 소형화가 가능하며, 공간 자율성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치는, 축형 마그네틱 기어의 비접촉 감속을 적용하여 내구성을 향상시킬 수 있으며, 소음 및 이질감을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치의 개략적인 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치의 내부 결합 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치에서 입력 구동부 및 출력부의 연결상태의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치에서 입력 구동부 및 출력부의 연결상태의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치에서 입력 구동부 및 출력부의 연결상태의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 차량용 변속기 제어 장치 및 그 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 구동 장치(100)의 개략적인 외관 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 구동 장치(100)의 내부 결합 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 구동 장치(100)는 하나의 구동장치(후술하는 입력 구동부(130))와, 하나의 비접촉 감속장치(후술하는 축형 마그네틱 기어(140))를 구비하되, 감속 장치가 축형으로 구비되면서 고정 감속비를 가지도록 구비될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 구동 장치(100)는 하우징(110)과, 샤프트(120), 입력 구동부(130) 및 축형 마그네틱 기어(140)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(110)은 휠의 내측에 수용되고, 내측으로 상기 샤프트(120), 입력 구동부(130) 및 축형 마그네틱 기어(140)를 포함하는 제어 구동부를 실장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 하우징(110)은 제1 하우징(111)과 제2 하우징(112)의 결합으로 구비될 수 있다.

상기 제1 하우징(111)은 일면으로 바닥면을 형성하고, 후술하는 제2 하우징(112) 측으로 오픈되어 내측으로 축형 마그네틱 기어(140)를 포함하는 제어 구동부를 실장하는 실장 공간을 형성할 수 있다.

상기 제2 하우징(112)은 타 일면으로 바닥면을 형성하고, 상기 제1 하우징(111) 측으로 오픈되어 내측으로 상기 샤프트(120)와 상기 입력 구동부(130)를 실장하는 실장 공간을 형성할 수 있다.

상기 1 하우징(110)의 바닥면에는 제1 홀(111a)이 형성될 수 있고, 상기 제2 하우징(112)의 바닥면에는 상기 제1 홀(111a)에 대응하여 제2 홀(112a)이 형성될 수 있다.

상기 제1 홀(111a)에는 후술하는 출력돌기(1432)가 관통 돌출되어, 상기 제1 하우징(111)의 외측으로 돌출되도록 구비될 수 있고, 상기 제2 홀(112a)에는 후술하는 샤프트(120)의 단부가 관통 돌출되어 상기 제2 하우징(112)의 외측으로 돌출되도록 구비될 수 있다.

상기 제2 하우징(112)의 상기 제2 홀(112a)은 상기 제2 하우징(112)의 바닥면에서 내측으로 인입되는 인입면(1121)에 형성될 수 있고, 상기 인입면(1121)을 커버하는 커버가 구비될 수 있다.

상기 인입면(1121)에는 상기 제2 홀(112a)을 통해 돌출된 상기 샤프트(120)의 회전각도를 검출하는 리졸버 모듈(160)이 실장될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 홀(112a)을 통해 돌출된 상기 샤프트(120)의 단부 외측면으로 영구자석이 구비되고, 상기 인입면(1121)의 둘레를 따라 상기 영구자석과 이격되어 홀센서가 구비될 수 있다. 상기 홀센서가 상기 영구자석을 감지하면서 상기 샤프트(120)의 회전수를 검출할 수 있도록 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 리졸버 모듈(160)은 영구자석과 홀 센서를 구비하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 샤프트(120)의 주변에 구비되어 상기 샤프트(120)의 회전을 통해 회전각도를 검출할 수 있는 구성이라면, 얼마든지 변경이나 변형이 가능할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트(120)는, 상기 하우징(110)의 중심의 축 방향으로 구비될 수 있다. 상기 샤프트(120)는 상기 제1 하우징(111)의 중심을 관통하면서 상기 제2 하우징(112)의 소정 위치까지 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 샤프트(120)의 일단은 상기 제2 하우징(112)의 제2 홀(112a)을 관통하여 외측으로 노출되도록 구비될 수 있고, 상기 샤프트(120)의 타 일단은 상기 제1 하우징(111)의 내측 소정 공간에 위치되도록 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 샤프트(120)는 메인 축(121)과, 축 하우징(122) 및 돌기 축(123)을 포함할 수 있다.

상기 메인 축(121)은 상기 하우징(110)의 중앙에 위치되고, 상기 메인 축(121)의 일단은 상기 제2 하우징(112)의 제2 홀(112a)을 관통하여 외측으로 돌출되고, 상기 메인 축(121)의 타일단은 상기 제1 하우징(111)의 소정 위치에 구비될 수 있다.

상기 축 하우징(122)은 상기 메인 축(121)의 상단에서 상기 제2 하우징(112)의 바닥면 측으로 절곡 돌출되어 상기 메인 축(121)의 외측에 이격되어 상기 메인 축(121)을 감싸는 형태로서, 상기 축 하우징(122)과 상기 메인 축(121) 사이에는 공간을 형성할 수 있다.

상기 돌기 축(123)은 상기 축 하우징(122)의 상단에서 돌출되되, 상기 메인 축(121)에 연장되어 돌출되며, 상기 돌기 축(123)은 상기 출력돌기(1432)의 인입홈(1431a)에 끼워져 결합되는 구조를 가질 수 있다.

상기 샤프트(120)는 후술하는 상기 입력 구동부(130)와 함께 회전되는 구성으로, 상기 샤프트(120)의 회전 시 비 회전되는 부분과의 마찰을 제한하기 위해 베어링 부재(150)가 구비될 수 있다. 상기 베어링 부재(150)는 상기 샤프트(120)의 둘레뿐만 아니라, 후술하는 출력돌기(1432)의 주변에도 구비됨에 따라 상기 출력돌기(1432)의 설명을 한 후 구체적으로 설명할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 입력 구동부(130)는 상기 제2 하우징(112) 내측에 수용되며, 상기 샤프트(120)에 결합될 수 있다. 상기 입력 구동부(130)는 상기 축 방향으로 구비되어 상기 입력 구동부(130)의 구동에 의해 상기 샤프트(120)가 함께 회전되도록 구비될 수 있다.

상기 입력 구동부(130)는 상기 샤프트(120)에 끼워져 상기 샤프트(120)를 중심축으로 회전함과 아울러 상기 입력 구동부(130)의 구동은 상기 샤프트(120)를 회전시켜 후술하는 축형 마그네틱 기어(140)로 전달하는 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 입력 구동부(130)는 입력 고정자(131)와 입력 회전자(132)를 포함할 수 있다.

상기 입력 고정자(131)는 그 내측으로 후술하는 입력 회전자(132)가 실장될 수 있도록 중공을 형성하며 상기 제2 하우징(112)의 내측면에 대응되는 원통형상으로 형성될 수 있다. 상기 입력 고정자(131)는 원통형상의 중심 방향으로 돌출되는 복수의 고정자 코어(131a) 및 상기 고정자 코어(131a)의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 코일(131b)을 포함할 수 있다.

상기 입력 회전자(132)는 상기 입력 고정자(131)의 내측에 안착될 수 있고, 원통형상으로 형성되되, 내측으로 상기 샤프트(120)가 끼워질 수 있도록 중공을 형성할 수 있다. 상기 입력 회전자(132)는 상기 샤프트(120), 구체적으로 상기 축 하우징(122)의 외측면에 고정 결합되고, 상기 입력 회전자(132)의 외측면에는 상기 코일(131b)에 대응되는 마그넷(이하, 제3 마그넷(132a)이라 함.)을 축 방향과 평행한 방향으로 실장할 수 있다.

상기 입력 고정자(131)에 전류를 인가하면, 상기 코일(131b)과 상기 제3 마그넷(132a)의 자계로 인해 상기 입력 회전자(132)는 회전하게 되는데, 상기 입력 회전자(132)의 회전에 따라 상기 입력 회전자(132)의 중공에 결합되어 있는 상기 샤프트(120)도 회전하게 되는 구조를 가진다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 입력 구동부(130)는 운전 상황에 따라 0~8000 rpm의 속도로 회전하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 샤프트(120)의 회전은 후술하는 상기 축형 마그네틱 기어(140), 구체적으로 상기 폴피스 모듈(143)로 인가되어 상기 입력 구동부(130)의 회전 구동을 감속하여 출력하게 되는 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 축형 마그네틱 기어(140)는 상기 제1 하우징(111)에 구비될 수 있으며, 상기 축형 마그네틱 기어(140)는 상기 샤프트(120)를 통해 상기 입력 구동부(130)의 구동을 전달 받으면서, 고정 감속비를 구현하여, 전달 받은 구동을 원하는 회전 속도로 제어하여 출력하는 구조를 가질 수 잇다.

상기 축형 마그네틱 기어(140)는 폴피스 모듈(143), 회전자(142) 및 고정자(141)를 포함할 수 있다.

상기 폴피스 모듈(143)은 상기 샤프트(120)의 단부에서 연결되도록 구비될 수 있으며, 폴피스(1433)를 실장한 폴피스 원판(1431) 및 출력돌기(1432)를 포함할 수 있다.

상기 폴피스 원판(1431)은 상기 원판 형상으로 상기 축방향의 수직한 방향의 원판에 축 방향의 수직한 방향으로 구비되는 복수의 폴피스(1433)를 구비할 수 있다.

상기 출력돌기(1432)는 상기 폴피스 원판(1431)의 중앙에서 상기 제1 홀(111a) 측으로 돌출되어 상기 제1홀(111a)을 관통하여 상기 제1 하우징(111)의 외측으로 돌출되도록 구비될 수 있다. 상기 출력돌기(1432)의 하면에는 상기 샤프트(120), 구체적으로 상기 돌기 축(123)이 인입되어 결합되는 인입홈(1431a)이 형성될 수 있다. 상기 돌기 축(123)이 상기 인입홈(1431a)에 끼워져 상기 샤프트(120)와 상기 폴피스 원판(1431)이 결합되나, 서로 분리된 상태이므로, 상기 샤프트(120)의 회전 속도와 상기 폴피스 모듈(143)의 회전 속도는 서로 다를 수 있다.

상기 회전자(142)는 상기 폴피스 모듈(143), 구체적으로 상기 폴피스 원판(1431)의 하부에 위치될 수 있다. 상기 회전자(142)에는 중앙에 홀이 형성되어 상기 홀을 통해 상기 샤프트(120)의 상단에 끼워져 고정되며, 상기 샤프트(120)의 회전에 따라 함께 회전되도록 구비될 수 있다. 상기 회전자(142)는 원판 형상을 가지며, 상기 회전자(142)에는 상기 축방향의 수직한 방향으로 놓이는 제1 마그넷(142a)이 상기 폴피스 모듈(143)의 하면과 대면되도록 구비될 수 있다.

상기 고정자(141)는 중앙으로 홀이 형성된 원판 형상을 가지며, 상기 홀을 통해 상기 출력돌기(1432)에 삽입될 수 있다. 상기 고정자(141)는 상기 제1 하우징(111)의 바닥면과 상기 폴피스 원판(1431) 사이에 위치될 수 있고, 상기 폴피스(1433)와 대향한 방향으로 상기 축방향의 수직한 방향으로 놓이는 제2 마그넷(141a)을 구비할 수 있다.

상기와 같이, 상기 축형 마그네틱 기어(140)는 축 방향으로 적층되되, 하방에서부터 축 방향의 수직한 방향으로 회전자(142), 제1 마그넷(142a), 폴필스 원판, 제2 마그넷(141a), 고정자(141)의 순서로 구비되는 구조를 가질 수 있다.

따라서, 상기 축형 마그네틱 기어(140)는 상기 입력 구동부(130)의 회전을 전달받아 상기 제1 마그넷(142a)과 상기 제2 마그넷(141a) 사이에서 일정한 고정 감속비를 구현하면서 출력을 구현할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 폴피스 모듈(143)은 0~1000rpm의 속도로 회전하는 것을 예를 들어 설명할 수 있다.

여기서, 상기 제1 마그넷(141a)은 상기 제2 마그넷(141a)보다 극수가 적게 구비될 수 있고, 상기 폴피스 모듈(143)은 상기 회전자(142)보다 상대적으로 저속으로 회전하게 된다. 상술하였듯이 본 발명의 축형 마그네틱 기어(140)는 고정 감속비를 가지는데, 상기 축형 마그네틱 기어(140)의 고정 감속비는 7.00-8.00으로 설정될 수 있다

즉, 상기 축형 마그네틱 기어(140)는 상기 회전자(142)가 입력을 구현하고, 상기 고정자(141)가 제어를 구현하며, 상기 폴피스 모듈(143)은 출력으로 기능할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 샤프트(120)와 상기 출력돌기(1432)의 회전에 따라 이들과 접하는 비 회전 구조와의 마찰이나 내구성을 위해 베어링 부재(150)가 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 베어링 부재(150)는 상기 샤프트(120) 및 상기 출력돌기와 접촉되는 위치에 구비될 수 있다.

예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 베어링 부재(150)는 제1 베어링(151)과, 제2 베어링(152) 및 제3 베어링(153)을 포함할 수 있다.

상기 제1 베어링(151)은 상기 돌출돌기와 상기 제1 하우징(111)의 상기 제1 홀(111a) 사이에 위치될 수 있다. 이에 따라, 상기 돌출돌기의 회전 시 상기 제1 베어링(151)은 상기 제1 하우징(111)과 마찰 접촉이 발생되는 것을 제한할 수 있다.

또한, 상기 제2 베어링(152)은 상기 돌기 축(123)과 상기 출력돌기(1432)의 인입홈(1431a) 내측 사이에 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 베어링(152)은 상기 돌기 축(123)의 회전과 상기 출력돌기(1432)의 회전에 따라 이들 사이의 마찰 접촉이 발생되는 것을 제한할 수 있다.

또한, 상기 제3 베어링(153)은 상기 메인 축(121)과 상기 제2 홀(112a) 사이에 구비될 수 있다. 이에 따라 상기 샤프트(120)의 회전으로 상기 메인 축(121)이 회전될 때, 상기 제3 베어링(153)은 상기 메인 축(121)과 상기 제2 홀(112a) 사이의 마찰 접촉 발생을 제한할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서 입력 구동부(130) 및 출력돌기(1432)의 연결상태의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서 입력 구동부(130) 및 출력돌기(1432)의 연결상태의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서 입력 구동부(130) 및 출력돌기(1432)의 연결상태의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 입력 구동부(1432), 출력돌기(1432), 제1 마그넷(141a), 폴피스 모듈(143), 제2 마그넷(142a)의 결합 관계를 확인할 수 있다.

먼저 도 3과 같은 연결관계를 가진 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서, 상기 제2 마그넷(141a)은 고정되면서, 상기 입력 구동부(1432)는 상기 제1 마그넷(142a)에 연결되어 구동력을 전달하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 출력돌기(1432)는 상기 상기 폴피스 모듈(143)에 연결되어 상기 폴피스 모듈(143)에 의해 일정 비율로 감속된 회전 속도를 출력하도록 구비될 수 있다.

상기 입력 구동부(130)가 발전기로써 또는 모터의 역구동을 통해 전력을 생성할 수 있다. 상기 출력돌기(1432)가 회전한다면, 상기 출력돌기(1432)와 연결된 상기 폴피스 모듈(143)은 상기 출력돌기(1432)의 회전력을 입력받아 회전하게 된다. 상기 폴피스 모듈(143)의 회전으로 상기 입력 구동부(130)는 구동되어 전력을 생성할 수 있다.

상기 입력 구동부(130)에 유지 전력(holding current)을 인가하여, 상기 입력 구동부(130)를 고정할 수 있다. 상기 입력 구동부(130)가 고정되면, 상기 제1 마그넷(142a)의 회전이 고정되며, 상기 제2 마그넷(141a)과 상기 폴피스 모듈(143) 사이에 자기장이 형성될 수 있다. 이 때 상기 휠의 회전으로 상기 출력돌기(1432)가 회전하면 상기 폴피스 모듈(143)은 상기 제2 마그넷(141a)과 상기 제1 마그넷(142a) 사이에서 회전하게 된다.

상기 폴피스 모듈(143)이 상기 제2 마그넷(141a)과 상기 제1 마그넷(142a) 사이에서 회전되어 발생되는 자기장에 의해 슬립토크가 작용하게 되고, 이는 제동력으로 구현될 수 있다.

이러한 제동력에 의해 상기 출력돌기(1432)의 회전 속도가 감소하며 상기 입력 구동부(130)에 작용하는 유지 전력(holding current)을 제어하여 제동력을 가변하여 출력돌기(1432)의 회전속도의 감속도 가능하게 될 것이다.

상술한 감속장치를 구비한 차량용 구동 모터에서, 상기 입력 구동부(130)가 발전기로 구동되는 경우 및 유지 전력(holding current)에 의해 제동력이 작용하는 구동에 대하여 후술하는 도 4의 구조에서도 동일하게 적용할 수 있을 것이다.

도 4와 같은 연결관계를 가진 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서, 상기 폴피스 모듈(143)은 고정되어 있으며, 상기 입력 구동부(130)는 상기 상기 제1 마그넷(142a)에 연결되어 구동력을 전달할 수 있다. 또한, 상기 출력돌기(1432)는 상기 제2 마그넷(141a)에 연결되어 일정 비율로 감속된 회전 속도를 출력하도록 구비될 수 있다.

도 5와 같은 연결관계를 가진 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서, 상기 제1 마그넷(142a)은 고정되어 있으며, 상기 입력 구동부(130)는 상기 제2 마그넷(141a)에 연결되어 구동력을 전달할 수 있다. 또한, 상기 출력돌기(1432)는 상기 폴피스 모듈(143)에 연결되어 일정 비율로 감속된 회전 속도를 출력하도록 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이, 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서 상기 입력 구동부(130)와 상기 출력돌기(1432)는 제2 마그넷(141a), 상기 제1 마그넷(142a) 및 상기 폴피스 모듈(143) 중 하나에 각각 연결되도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2 마그넷(141a), 상기 제1 마그넷(142a) 및 상기 폴피스 모듈(143) 중 상기 입력 구동부(130) 및 상기 출력돌기(1432)와 연결되지 않은 구성은 고정된 상태로 구현될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 상기 차량용 구동 장치(100)는 입력 구동부(130)와, 축형 마그네틱 기어(140)를 통해 운전상황에 맞게 필요한 출력을 휠로 직접전달 할 수 있고, 내구성이 향상됨은 물론 소음이 적어질 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 차량용 구동 장치
110: 하우징
111: 제1 하우징
111a: 제1 홀
112: 제2 하우징
112a: 제2 홀
1121: 인입면
120: 샤프트
121: 메인 축
122: 축 하우징
123: 돌기 축
130: 입력 구동부
131: 입력 고정자
131a: 고정자 코어
131b: 코일
132: 입력 회전자
132a: 제3 마그넷
140: 축형 마그네틱 기어
141: 고정자
141a: 제2 마그넷
142: 회전자
142a: 제1 마그넷
143: 폴피스 모듈
1431: 폴피스 원판
1432: 출력돌기
1433: 폴피스
150: 베어링 부재
151: 제1 베어링
152: 제2 베어링
153: 제3 베어링
160: 리졸버 모듈

Claims

구동력을 제공하는 입력 구동부;
상기 입력 구동부의 회전축 방향으로 적층 구비되는 제1 회전자, 제2 회전자 및 고정자를 포함하는 변속부; 및
상기 제1 회전자 또는 상기 2 회전자 중 하나에 연결된 출력부를 구비하고,
상기 입력 구동부는 상기 출력부에 연결된 상기 제1 회전자 또는 상기 제2 회전자를 제외한 나머지 상기 제1 회전자 또는 상기 제2 회전자에 연결되는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제1 항에 있어서,
상기 변속부와 상기 입력 구동부를 수용하는 하우징; 및
상기 입력 구동부의 구동력을 상기 변속부로 전달하는 샤프트를 포함하고,
상기 출력부는 상기 샤프트를 통해 상기 입력 구동부의 구동력을 전달받아 상기 변속부를 통해 변속된 회전을 출력하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제2 항에 있어서,
상기 변속부는 축방향으로 적층 구비되어 출력 회전을 구비하는 축형 마그네틱 기어를 포함하고,
상기 축형 마그네틱 기어는,
상기 샤프트의 단부에서 연결되며, 상기 축방향의 수직한 방향으로 자성체의 고조파 변조기를 구비한 폴피스 모듈의 상기 제1 회전자를 포함하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제3 항에 있어서,
상기 변속부는 축방향으로 적층 구비되어 출력 회전을 구비하는 축형 마그네틱 기어를 포함하고,
상기 축형 마그네틱 기어는
상기 폴피스 모듈의 하부에 구비되고, 상기 축방향의 수직한 방향으로 놓이는 제1 마그넷을 구비하는 원판 형상의 상기 제2 회전자를 포함하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제4 항에 있어서,
상기 변속부는 축방향으로 적층 구비되어 출력 회전을 구비하는 축형 마그네틱 기어를 포함하고,
상기 축형 마그네틱 기어는
상기 하우징의 상부와 상기 폴피스 모듈 사이에 위치되고, 상기 폴피스 모듈과 대향한 방향으로 상기 축방향의 수직한 방향으로 놓이는 제2 마그넷을 구비하는 복수의 마그넷을 구비한 상기 고정자를 포함하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제1 마그넷은 상기 제2 마그넷보다 극수가 적게 구비되고,
상기 폴피스 모듈은 상기 회전자보다 상대적으로 저속으로 회전하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 마그넷은 하우징에 고정되고,
상기 제1 마그넷은 상기 샤프트 연결되고,
상기 축형 마그네틱 기어는 고정 감속비를 가지며,
상기 축형 마그네틱 기어를 통해 감속 구동을 구현하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 회전자는 상기 샤프트를 통해 상기 입력 구동부의 구동을 전달받고,
상기 제1 회전자는 상기 고정자와 상기 제2 회전자 사이에 위치하여 상기 출력부에 연결되는 것을 특징으로 하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제8 항에 있어서, 상기 샤프트는,
메인 축;
상기 메인 축의 상단에서 제2 하우징의 바닥면 측으로 절곡 돌출되어 상기 메인 축 사이에서 공간을 형성하는 축 하우징; 및
상기 축 하우징의 상단에 구비되고, 상기 메인 축에 연장되어 출력부의 인입홈 측으로 돌출되어 결합되는 돌기 축을 포함하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제9항에 있어서,
상기 샤프트 및 상기 출력부와 접촉되는 위치에는 베어링 부재가 구비되는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 입력 구동부는,
원통형상을 가지며, 원통형상의 중심 방향으로 돌출되는 복수의 고정자 코어 및 상기 고정자 코어의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 코일을 포함하는 입력 고정자; 및
상기 입력 고정자의 내측에 안착되며, 상기 축 하우징의 외측면에 고정 결합되고, 외측면으로 상기 코일에 대응되는 제3 마그넷을 실장하는 입력 회전자를 포함하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 출력부가 회전할 경우 상기 입력 구동부는 발전기로서 혹은 모터의 역구동을 통해 전력이 생성되는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제12 항에 있어서,
상기 출력부가 회전할 경우, 상기 입력 구동부의 고정자와 입력 구동부가 연결된 회전자 사이의 자기장에 의해 출력부에 연결된 회전자에 소정의 제동력이 걸리는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제 13항에 있어서,
상기 출력부가 회전할 경우, 상기 입력 구동부의 고정자와 상기 입력 구동부가 연결된 회전자 사이의 자기장에 의해 상기 출력부에 연결된 회전자에 소정의 제동력이 걸리는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 출력부가 회전하고 있을 때, 상기 입력 구동부에 유지 전류(holding current)를 인가하여 상기 입력 구동부가 고정되었을 경우 상기 출력부의 회전이 감속되는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제15항에 있어서,
상기 입력 구동부가 고정되어 상기 출력부의 회전이 감속될 경우,
제동력이 걸리는 주기가 사인파형을 이루어 일정주기로 제동력이 걸리는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.
제16항에 있어서,
상기 입력 구동부에 걸리는 유지 전류(holding current)를 가변하여 상기 출력부의 제동력을 가변하는 감속장치를 구비한 차량용 구동 장치.