KR20220078204A - 연료전지 차량용 모터 조립구조 - Google Patents

연료전지 차량용 모터 조립구조 Download PDF

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KR20220078204A
KR20220078204A KR1020200167490A KR20200167490A KR20220078204A KR 20220078204 A KR20220078204 A KR 20220078204A KR 1020200167490 A KR1020200167490 A KR 1020200167490A KR 20200167490 A KR20200167490 A KR 20200167490A KR 20220078204 A KR20220078204 A KR 20220078204A
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Abstract

본 발명은 모터의 피니언이 관통할 수 있도록 기어통과홀이 형성되며, 상기 모터와 감속기 사이에 개재되는 어댑터; 상기 어댑터를 상기 감속기에 고정하는 어댑터고정수단; 상기 모터를 상기 어댑터에 고정하는 모터고정수단을 포함하여 구성되고, 상기 어댑터는 상기 기어통과홀과 어댑터고정수단이 구비된 부분이 상기 감속기를 향하여 돌출된 돌출부를 이룬다.

Description

연료전지 차량용 모터 조립구조{MOTOR ASSEMBLY STRUCTURE FOR FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은 연료전지 차량에 탑재되는 모터의 조립구조에 관한 기술이다.
종래 연료전지시스템에서 배출되는 공기의 압력을 조절하는 장치인 운전 압력제어 밸브는 공기 차단밸브와 일체형으로 구성되어 정밀한 제어가 어렵고, 내구의 신뢰도가 낮은 측면이 있다.
최근 수소연료전지 차량에 적용되는 운전 압력제어 밸브 장치는 공기차단밸브로부터 분리되고, 내장 제어기를 이용하여 스택의 압력을 전자적으로 정밀 제어할 수 있도록 구성됨으로써, 스택의 효율을 증대시키고 내구성능을 향상시키는 장점을 가진다.
상기 운전 압력제어 밸브 장치는 상기 제어기에 의해 구동되는 모터의 동력을 감속기로 감속하여 구동된다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1020170001192 A
본 발명은 연료전지시스템의 운전 압력제어 밸브 장치에 사용되는 모터를 감속기에 조립하는 구조를 개선하여, 다양한 상용 모터의 적용이 가능하도록 하여 운전 압력제어 밸브 장치의 출력성능을 다변화할 수 있고, 원가를 저감할 수 있으며, 모터의 열이 감속기로 전달되는 양을 현저히 저감시킬 수 있도록 하여, 감속기의 내구성 향상 및 감속기 부품의 원가를 저감할 수 있도록 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 연료전지 차량용 모터 조립구조는
모터의 피니언이 관통할 수 있도록 기어통과홀이 형성되며, 상기 모터와 감속기 사이에 개재되는 어댑터;
상기 어댑터를 상기 감속기에 고정하는 어댑터고정수단;
상기 모터를 상기 어댑터에 고정하는 모터고정수단;
을 포함하여 구성되고,
상기 어댑터는 상기 기어통과홀과 어댑터고정수단이 구비된 부분이 상기 감속기를 향하여 돌출된 돌출부를 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 피니언과 동일한 방향으로 돌출된 상기 모터의 두 전원단자는 상기 어댑터의 돌출부로부터 양쪽으로 각각 이격되도록 관통하여 삽입될 수 있다.
상기 어댑터에는 상기 모터의 전원단자가 관통되는 부위에 단자통과홀을 구비한 절연체가 구비될 수 있다.
상기 어댑터를 관통한 전원단자에는 연장터미널의 단부가 상기 전원단자의 돌출방향에 수직한 방향으로 압입되어 전기적 도통 상태를 형성하도록 결합될 수 있다.
상기 연장터미널의 단부는 양쪽으로 갈라진 탄성편부와, 상기 두 탄성편부 사이의 사이홈부를 구비하여, 상기 전원단자를 향해 압입되면, 상기 두 탄성편부가 탄성적으로 서로 벌어지면서, 그 사이에 상기 전원단자가 끼워져서 탄성적으로 가압되도록 구성될 수 있다.
상기 어댑터고정수단은,
상기 어댑터의 돌출부를 관통하여 형성되는 결합홀과;
상기 결합홀을 통하여 감속기에 나사결합되는 결합스크류;
를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 어댑터고정수단은,
상기 어댑터의 돌출부로부터 상기 감속기를 향해 돌출된 상태로 상기 감속기에 압입되는 압입고정돌기와;
상기 어댑터가 감속기에 대해 회전하는 것을 방지하도록 상기 돌출부에 돌출되어 형성된 적어도 2개 이상의 위치고정돌기;
를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 압입고정돌기는 상기 어댑터의 기어통과홀 주변을 감싸는 원주형으로 돌출되어 형성되고;
상기 위치고정돌기는 상기 압입고정돌기를 중심으로 양쪽으로 각각 이격되어 돌출될 수 있다.
상기 모터고정수단은,
상기 어댑터에 형성된 복수개의 모터결합홀과;
상기 모터결합홀에 대응되도록 상기 모터의 플랜지에 구비된 모터고정홀;
을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 연료전지시스템의 운전 압력제어 밸브 장치에 사용되는 모터를 감속기에 조립하는 구조를 개선하여, 다양한 상용 모터의 적용이 가능하도록 하여 운전 압력제어 밸브 장치의 출력성능을 다변화할 수 있고, 원가를 저감할 수 있으며, 모터의 열이 감속기로 전달되는 양을 현저히 저감시킬 수 있도록 하여, 감속기의 내구성 향상 및 감속기 부품의 원가를 저감할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 모터 조립구조가 적용된 연료전지시스템의 운전 압력제어 밸브 장치를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 운전 압력제어 밸브 장치의 작동을 설명한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 모터 조립구조를 도시한 도면,
도 4는 도 3에서 모터와 어댑터 및 감속기를 분리한 상태를 도시한 도면,
도 5는 본 발명 연료전지 차량용 모터 조립구조의 제1실시예를 설명한 상세도,
도 6은 도 5의 어댑터를 도시한 도면,
도 7은 도 6의 어댑터에 모터가 결합된 상태를 도시한 도면,
도 8은 본 발명 연료전지 차량용 모터 조립구조의 제2실시예를 설명한 상세도,
도 9는 도 8의 어댑터를 도시한 도면,
도 10은 본 발명 연료전지 차량용 모터 조립구조의 실시예들에 공통적으로 사용되는 모터의 전원단자와 연장터미널의 결합구조를 설명한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 모터 조립구조가 적용되는 연료전지시스템의 운전 압력제어 밸브 장치를 설명한 것으로서, 연료전지시스템 제어유닛(Fuel cell Control Unit, FCU)의 지령을 받아 운전 압력제어 밸브 장치 제어기(Air Pressure Control valve controller, APC controller)가 모터를 구동하면, 상기 모터의 동력이 감속기의 gear train을 통해 감속되어 밸브 디스크를 작동시키고, 이와 같은 밸브 디스크의 작동은 센서에 의해 감지되어 상기 운전 압력제어 밸브 장치로 피드백된다.
도 3 내지 도 11을 참조하면, 본 발명 연료전지 차량용 모터 조립구조는, 모터(1)의 피니언(3)이 관통할 수 있도록 기어통과홀(5)이 형성되며, 상기 모터(1)와 감속기(7) 사이에 개재되는 어댑터(9); 상기 어댑터(9)를 상기 감속기(7)에 고정하는 어댑터고정수단; 상기 모터(1)를 상기 어댑터(9)에 고정하는 모터고정수단을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 어댑터(9)는 도 6의 제1실시예와 도 9의 제2실시예의 2가지가 제시되고 있는데, 이들은 공통적으로 상기 기어통과홀(5)과 어댑터고정수단이 구비된 부분이 상기 감속기(7)를 향하여 돌출된 돌출부(11)를 이루는 구조이다.
즉, 본 발명은 모터를 감속기(7)에 결합시킴에 있어서, 상기와 같은 어댑터(9)를 통하여 모터를 감속기(7)에 일체로 결합시키는데, 상기 어댑터(9)에는 돌출부(11)가 구비된 상태로 상기 감속기(7)에 결합되어, 상기 모터(1)에서 발생된 열은 상기 돌출부(11)가 상기 감속기(7)에 접촉한 면을 통해서만 전도되므로, 상기 어댑터가 감속기(7)에 전체적으로 접촉하는 것에 비해, 상기 모터(1)로부터의 열전달량이 저감되어, 상기 감속기(7)에 사용되는 부품의 재료가 고내열 소재가 아니어도 되므로, 감속기(7)의 원가를 저감시킬 수 있고, 감속기(7)의 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.
상기 피니언(3)과 동일한 방향으로 돌출된 상기 모터(1)의 두 전원단자(13)는 상기 어댑터의 돌출부(11)로부터 양쪽으로 각각 이격되도록 관통하여 삽입된다.
즉, 상기 돌출부(11)는 상기 모터의 두 전원단자(13)가 관통되는 부위와는 이격되게 형성되어, 반사적으로 상기 모터의 두 전원단자(13)가 후술하는 바와 같이 연장터미널(15)과 결합될 수 있는 공간을 확보하도록 하고, 이 공간이 상기와 같이 모터(1)로부터 직접 감속기(7)로 전도에 의한 열전달이 이루어지지 않도록 하는 기능을 하는 것이다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 연료전지 차량용 모터 조립구조는, 상기와 같이 피니언(3)과 동일한 방향으로 전원단자(13)가 돌출된 일반적인 상용 모터를 상기 어댑터(9)를 통해 감속기(7)에 용이하게 결합할 수 있도록 하므로, 운전 압력제어 밸브 장치의 출력성능을 쉽게 다변화하여, 다양한 연료전지시스템에 용이하게 적용할 수 있도록 한다.
한편, 상기 어댑터(9)에는 상기 모터(1)의 전원단자(13)가 관통되는 부위에 단자통과홀(17)을 구비한 절연체(19)가 구비된다.
즉, 상기 어댑터(9)의 재질이 금속과 같은 전도성 재질로 구성되는 경우, 상기 모터(1)의 전원단자(13)와 전기적 단락이 발생하는 것을 방지하여, 안정된 모터(1)의 제어 및 작동성을 확보하기 위해 상기 절연체(19)를 어댑터(9)에 구비하는 것이다.
상기 절연체(19)는 인서트 사출이나 코팅 등과 같은 다양한 종래 기술에 의해 상기 어댑터(9)에 일체로 구비될 수 있을 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 어댑터(9)를 관통한 전원단자(13)에는 연장터미널(15)의 단부가 상기 전원단자(13)의 돌출방향에 수직한 방향으로 압입되어 전기적 도통 상태를 형성하도록 결합되는 구조이다.
상기 연장터미널(15)의 단부는 양쪽으로 갈라진 탄성편부(21)와, 상기 두 탄성편부(21) 사이의 사이홈부(23)를 구비하여, 상기 전원단자(13)를 향해 압입되면, 상기 두 탄성편부(21)가 탄성적으로 서로 벌어지면서, 그 사이에 상기 전원단자(13)가 끼워져서 탄성적으로 가압되도록 구성된 것이다.
따라서, 상기 연장터미널(15)을 상기 모터(1)의 전원단자(13)에 연결한 상태는 상기 두 탄성편부(21)의 탄성력에 의해 견고하게 유지될 수 있어서, 외부로부터 입력되는 진동 등과 같은 외란에도 안정된 전기적 연결상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다.
물론, 상기 연장터미널(15)은 별도의 구조물 등을 통해, 상기 감속기(7)에 안정된 상태로 고정하도록 한다.
본 발명 연료전지 차량용 모터 조립구조의 제1실시예와 제2실시예는 상기 어댑터고정수단이 서로 상이하다.
도 5 내지 도 7의 제1실시예에서, 상기 어댑터고정수단은, 상기 어댑터(9)의 돌출부(11)를 관통하여 형성되는 결합홀(25)과; 상기 결합홀(25)을 통하여 감속기(7)에 나사결합되는 결합스크류(27)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 실시예에서는 상기 어댑터(9)에 결합홀(25)을 형성하고, 이 결합홀(25)을 통해 상기 결합스크류(27)를 체결함에 의해 상기 어댑터(9)를 감속기(7)에 견고하게 고정하도록 하는 것이다.
도 8 및 도 9의 제2실시예에서, 상기 어댑터고정수단은, 상기 어댑터(9)의 돌출부(11)로부터 상기 감속기(7)를 향해 돌출된 상태로 상기 감속기(7)에 압입되는 압입고정돌기(29)와; 상기 어댑터(9)가 감속기(7)에 대해 회전하는 것을 방지하도록 상기 돌출부(11)에 돌출되어 형성된 적어도 2개 이상의 위치고정돌기(31)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 압입고정돌기(29)를 상기 감속기(7)에 압입하여 고정하여, 상기 감속기(7)에 대한 어댑터(9)의 위치를 고정하도록 하되, 상기 위치고정돌기(31)들을 구비하여, 상기 감속기(7)에 대한 어댑터(9)의 회전을 방지할 수 있도록 한 것이다.
본 실시예에서, 상기 압입고정돌기(29)는 상기 어댑터(9)의 기어통과홀(5) 주변을 감싸는 원주형으로 돌출되어 형성되고, 상기 위치고정돌기(31)는 상기 압입고정돌기(29)를 중심으로 양쪽으로 각각 이격되어 돌출된 구조이다.
따라서, 상기 압입고정돌기(29)는 모터(1)로부터 감속기(7)로 동력이 전달되는 부위를 감싸면서 상기 감속기(7)에 압입되어 일체화되고, 상기 압입고정돌기(29)가 원주형으로 형성됨에 따라, 구조적으로 감속기(7)에 대한 어댑터(9)의 회전 가능성이 잔존하는 것을 상기 위치고정돌기(31)들에 의해 회전이 불가능하게 함으로써, 결과적으로 상기 감속기(7)에 대한 어댑터(9)의 견고한 고정이 이루어지게 되는 것이다.
한편, 상기 모터고정수단은, 상기 제1실시예와 제2실시예에 공통적으로, 상기 어댑터(9)에 형성된 복수개의 모터결합홀(33)과; 상기 모터결합홀(33)에 대응되도록 상기 모터(1)의 플랜지에 구비된 모터고정홀(35)을 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 모터(1)를 어댑터(9)를 통해 감속기(7)에 결합한 후, 상기 모터고정홀(35)과 모터결합홀(33)에 체결볼트 등을 체결함에 의해 모터(1)를 어댑터(9)에 견고하게 고정할 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1; 모터
3; 피니언
5; 기어통과홀
7; 감속기
9; 어댑터
11; 돌출부
13; 전원단자
15; 연장터미널
17; 단자통과홀
19; 절연체
21; 탄성편부
23; 사이홈부
25; 결합홀
27; 결합스크류
29; 압입고정돌기
31; 위치고정돌기
33; 모터결합홀
35; 모터고정홀

Claims (9)

  1. 모터의 피니언이 관통할 수 있도록 기어통과홀이 형성되며, 상기 모터와 감속기 사이에 개재되는 어댑터;
    상기 어댑터를 상기 감속기에 고정하는 어댑터고정수단;
    상기 모터를 상기 어댑터에 고정하는 모터고정수단;
    을 포함하여 구성되고,
    상기 어댑터는 상기 기어통과홀과 어댑터고정수단이 구비된 부분이 상기 감속기를 향하여 돌출된 돌출부를 이루는 것
    을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피니언과 동일한 방향으로 돌출된 상기 모터의 두 전원단자는 상기 어댑터의 돌출부로부터 양쪽으로 각각 이격되도록 관통하여 삽입되는 것
    을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 어댑터에는 상기 모터의 전원단자가 관통되는 부위에 단자통과홀을 구비한 절연체가 구비된 것
    을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 어댑터를 관통한 전원단자에는 연장터미널의 단부가 상기 전원단자의 돌출방향에 수직한 방향으로 압입되어 전기적 도통 상태를 형성하도록 결합되는 것
    을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 연장터미널의 단부는 양쪽으로 갈라진 탄성편부와, 상기 두 탄성편부 사이의 사이홈부를 구비하여, 상기 전원단자를 향해 압입되면, 상기 두 탄성편부가 탄성적으로 서로 벌어지면서, 그 사이에 상기 전원단자가 끼워져서 탄성적으로 가압되도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 어댑터고정수단은,
    상기 어댑터의 돌출부를 관통하여 형성되는 결합홀과;
    상기 결합홀을 통하여 감속기에 나사결합되는 결합스크류;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 어댑터고정수단은,
    상기 어댑터의 돌출부로부터 상기 감속기를 향해 돌출된 상태로 상기 감속기에 압입되는 압입고정돌기와;
    상기 어댑터가 감속기에 대해 회전하는 것을 방지하도록 상기 돌출부에 돌출되어 형성된 적어도 2개 이상의 위치고정돌기;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 압입고정돌기는 상기 어댑터의 기어통과홀 주변을 감싸는 원주형으로 돌출되어 형성되고;
    상기 위치고정돌기는 상기 압입고정돌기를 중심으로 양쪽으로 각각 이격되어 돌출된 것
    을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터고정수단은,
    상기 어댑터에 형성된 복수개의 모터결합홀과;
    상기 모터결합홀에 대응되도록 상기 모터의 플랜지에 구비된 모터고정홀;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 모터 조립구조.

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