KR20230066731A

KR20230066731A - 인휠모터

Info

Publication number: KR20230066731A
Application number: KR1020210152028A
Authority: KR
Inventors: 김형범; 김도선; 박영일; 김영재
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-05-16

Abstract

본 발명은 인휠모터에 관한 것으로서, 원형의 림, 림에 결합되며 림의 내부를 밀폐시키는 커버, 축 방향으로 배치되는 샤프트, 샤프트를 감싸 고정되는 고정자와, 고정자를 둘러싸도록 배치되며 회전하는 회전자를 포함하는 모터 어셈블리, 커버와 함께 회전하는 디스크형 마그넷과, 디스크형 마그넷과 마주보도록 배치되며 자속 변화를 감지하는 엔코더 센서를 포함하는 자기식 엔코더, 및 커버에 나사 체결되고, 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 거리 조절이 가능한 차폐부를 포함한다. 본 발명에 의하면 엔코더 센서와 디스크 마그넷 사이의 거리 조절이 가능하며, 디스크 마그넷의 교체가 용이한 장점이 있다.

Description

인휠모터{INWHEEL MOTOR}

본 발명의 실시예들은 인휠모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인휠모터의 회전수와 속도를 감지하여 인휠모터의 제어에 사용되는 자기식 엔코더의 성능 개선이 가능한 인휠모터에 관한 것이다.

이하에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시예와 관련되는 배경 정보를 제공할 목적으로 기재된 것일 뿐이고, 기술되는 내용이 당연하게 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

인휠모터는 전기를 동력원으로 사용하는 각종 이동수단은 물론, 자율 주행 가능한 로봇 등의 이동수단으로도 사용된다.

인휠모터는 림(Rim)의 내부에 위치하는 모터 어셈블리로부터 동력이 출력된다.

모터 어셈블리는 고정자 및 회전자를 포함하며, 이러한 모터 어셈블리로부터 출력된 동력은 별도의 동력전달장치를 거치지 않고, 림과 바퀴까지 전달되어 주행에 필요한 회전력을 제공한다.

이처럼, 인휠모터는 기존의 일반적인 이동수단과 달리, 복잡한 구동장치나 동력전달장치가 필요하지 않아 간단한 구조를 가지며, 이동수단의 경량화를 가능하게 해준다. 나아가, 인휠모터는 기존의 일반적인 이동수단에 비해 동력전달 시 발생되는 에너지 손실을 저감할 수 있는 장점이 있다.

일반적인 인휠모터는 타이어와, 타이어와 결합되고 타이어를 회전시키는 원형의 림과, 림에 회전력을 제공하는 모터 어셈블리와, 모터 어셈블리의 중심에 고정되는 샤프트를 포함하여 구성된다.

타이어는 원형의 림에 착탈 가능하게 결합된다.

모터 어셈블리는 고정자와 회전자를 포함하여 구성되며, 림의 내측에 구비되어 전원을 공급받아 회전력을 발생시킨다.

일반적으로 샤프트는 고정자의 중심을 관통하여 고정자와 결합된다. 고정자는 전원 공급 선을 통해 인휠모터 외부로부터 전원을 공급받는데, 고정자에 전원이 공급되면 회전자는 고정자를 중심으로 회전하게 된다.

전원 공급 선은 샤프트의 중공을 통해 삽입되어 고정자의 일측으로 연결되는 구조를 가질 수 있다.

한편, 회전자는 림과 연결된다. 이 때문에 회전자가 고정자를 중심으로 회전하게 되면, 림은 회전자와 함께 회전하게 된다. 그리고 타이어는 림과 함께 회전하게 된다. 이로써 인휠모터의 동작이 가능해 질 수 있다.

한편, 인휠모터의 회전수와 속도를 감지하는 장치로서 엔코더가 이용된다.

엔코더는 센서의 일종으로서, 인휠모터에 구비되어 인휠모터의 회전수와 속도를 감지함으로써 인휠모터의 제어를 위해 사용된다.

엔코더의 종류에는 광학식 엔코더와 자기식 엔코더 등이 있다.

그런데 주로 실외에서 사용하는 인휠모터에는 주로 내환경 신뢰성이 우수한 자기식 엔코더가 이용된다.

일반적으로 자기식 엔코더는 마그넷과, 마그넷의 회전시 자속 변화를 감지하여 A/B/Z 신호를 출력하는 엔코더 센서를 포함한다.

그런데, 이러한 자기식 엔코더의 정확도를 확보하기 위해서는, 마그넷에 의한 자속을 제외하고 외부 스트레이 필드(stray field)에 영향을 받지 않기 위하여 자기 차폐 구조가 요구된다.

또한, 온도에 따라 엔코더 센서가 인식할 수 있는 자속 밀도의 범위가 있다. 이 때문에, 엔코더 센서와 마그넷 사이의 거리 설계에 주의가 필요하다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로서, CN210608838U(이하, 선행문헌 1)에는 마그네틱 센서 외부 로터 모터(Magnetic sensor outer rotor motor)가 개시되어 있다.

선행문헌 1에 개시된 아우터 로터 모터는 마그네틱 센서와 마그넷을 구비한다. 마그넷은 마그네틱 센서에 마주하여 배치되며, 디스크 형상을 갖는다. 디스크형 마그넷은 커버의 내측에 고정된다. 커버의 외측에는 간섭 방지 철판이 구비되며 외부 자계를 차폐하여 외부 자기장 교란을 방지한다.

그런데, 선행문헌 1에 개시된 아우터 로터 모터는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 선행기술 1에서는 디스크형 마그넷과 엔코더 센서 간의 거리가 고정되어 있다.

엔코더 센서는 온도에 따라 인식할 수 있는 자속밀도의 범위가 정해져 있다. 이에 따라, 사용 환경에 따라 엔코더 센서와 마그넷 간의 정확한 거리 조절은 자기식 엔코더의 정밀도 확보에 필수적이다.

하지만, 선행문헌 1과 같이 디스크형 마그넷과 엔코더 센서 사이의 거리가 고정된 구조에서는 온도에 따른 엔코더 센서의 정확도를 신뢰하기에 어려운 단점이 있다.

또한, 디스크형 마그넷은 장시간 사용시 성능이 저하될 수 있는데, 이 경우 디스크형 마그넷과 엔코더 센서 간의 거리를 재조절 해야 할 필요성이 있다.

하지만, 선행문헌 1과 같이 디스크형 마그넷과 엔코더 센서 사이의 거리가 고정된 구조에서는 거리 재설정이 불가능하여 엔코더 센서의 정확도가 떨어지는 단점이 있다.

또한, 인휠모터 조립시 조립공차에 의해 디스크형 마그넷과 엔코더 센서 간의 거리가 정확하게 설정되지 않았을 경우, 디스크형 마그넷과 엔코더 센서 간의 거리 재조절의 필요성이 있다.

하지만, 선행문헌 1과 같이 디스크형 마그넷과 엔코더 센서 간의 거리가 고정된 경우, 거리 재설정이 불가능하여 엔코더 센서의 정확도가 저하되는 단점이 있다.

둘째, 선행문헌 1에서는 디스크형 마그넷이 커버의 내측에 고정되는 구조를 개시하고 있다.

그런데, 이 경우 디스크형 마그넷이 교체되어야 할 경우, 예를 들어 디스크형 마그넷이 파손 또는 감자로 인한 성능 저하로 인해 신품으로 교체되어야 할 경우, 커버 전체를 림에서 분리 해체해야 하는 단점이 있었다. 커버 전체를 분리하는 작업은 복잡하며, 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명과 관련된 다른 하나의 선행문헌으로서, 대한민국 공개실용신안공보 제20-2013-0002174호(이하, 선행문헌 2)에는 로터리 센서 어셈블리가 개시되어 있다.

선행문헌 2에 개시된 센서 구조는 마그넷과 엔코더 IC(즉, 센서) 사이의 간격을 조절하는 간격조절수단이 제시되어 있다.

선행문헌 2의 센서 구조를 살펴보면, 회전체에 마그넷 수용홈이 형성되고, 마그넷 수용홈에 마그넷과 스프링이 삽입된다. 스프링은 마그넷 수용홈에 삽입된 마그넷을 외측으로 가압하여, 마그넷은 엔코더 센서를 향해 돌출된다. 그리고 한편, 간격조절수단은 마그넷의 돌출 정도를 조절하여, 마그넷과 엔코더 센서 사이의 간격을 조절한다. 이러한 간격조절수단은 간격조절 플레이트와 조절나사를 포함하여 구성되어 있다.

하지만, 선행문헌 2에 개시된 센서 구조는 간격조절수단이 회전체의 내측, 더 구체적으로는 센서와 마주하는 회전체의 내부 영역에 구비되어 있어 마그넷과 엔코더 센서 간의 간격(즉, 거리)을 조절하기 위해서는 회전체 전체를 분해해야 하는 작업상 불편이 따른다. 또한, 마그넷의 신품 교체를 위해서도 회전체 전체를 분해한 후 조절나사의 체결을 해제하여 간격조절 플레이트를 분리시켜야 하는 복잡한 작업 과정이 필요한 단점이 있다.

이에 더하여, 선행문헌 2은 자기식 엔코더의 정확도를 높이도록 외부자계를 차폐하는 기능을 갖는 차폐부의 구성을 전혀 제시하고 있지 않다. 이에 따라, 외부자계에 취약한 단점이 있을 수 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 하나의 선행문헌으로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1928877호(이하, 선행문헌 3)에는 인휠모터를 구비한 차량의 속도 측정장치가 개시되어 있다.

선행문헌 3는 인휠모터의 동력을 전달받아 회전하는 전달기어와, 자력을 구비하며 전달기어에 장착되는 피측정부와, 피측정부의 회전을 측정하는 속도센서를 포함한다. 피측정부는 전달기어에 결합되는 브라켓과, 브라켓에 고정되는 마그넷을 포함한다.

이와 같이, 선행문헌 3은 마그넷과 센서를 이용하여 인휠모터, 더 구체적으로는 인휠모터를 구비한 차량의 속도를 측정한다.

하지만, 선행문헌 3에는 마그넷과 속도센서 간의 거리를 조절하는 구성에 관하여 제시하고 있지 않으며, 외부 자계를 차폐하기 위한 구성에 대해서도 제시하고 있지 않다.

대한민국 등록특허공보 제10-1775685호 대한민국 등록특허공보 제10-1324817호 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0019466호

본 발명의 목적은, 인휠모터의 회전수와 속도를 감지하여 인휠모터의 제어에 사용되는 자기식 엔코더의 성능을 향상시킬 수 있는 인휠모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리 조절이 가능하여 온도에 따라 엔코더 센서가 인식할 수 있는 자속밀도 범위에 대응하여 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리를 적절히 관리할 수 있는 인휠모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리 조절이 가능하여 조립공차로 인해 엔코더 센서와 마그넷 간의 적정 거리가 유지되지 못한 경우 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리를 재조절할 수 있는 인휠모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엔코더 하우징과 샤프트 간의 결합에 나사 체결 방식을 적용하여, 엔코더 하우징이 샤프트에 체결되는 길이를 조절하여 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리를 조절할 수 있으며, 엔코더 하우징과 샤프트를 신속하게 체결할 수 있는 인휠모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 마그넷의 교체가 간편한 구조로 개선하여 마그넷의 파손 또는 감자로 인한 성능 저하 시 마그넷의 신품 교체 작업이 손쉬운 인휠모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면 인휠모터의 회전수와 속도를 감지하여 인휠모터의 제어에 사용되는 자기식 엔코더의 성능을 향상시킬 수 있는 인휠모터를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리 조절이 가능하여 온도에 따라 엔코더 센서가 인식할 수 있는 자속밀도 범위에 대응하여 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리를 적절히 관리할 수 있는 인휠모터를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리 조절이 가능하여 조립공차로 인해 엔코더 센서와 마그넷 간의 적정 거리가 유지되지 못한 경우 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리를 재조절할 수 있는 인휠모터를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 엔코더 하우징과 샤프트 간의 결합에 나사 체결 방식을 적용하여, 엔코더 하우징이 샤프트에 체결되는 길이를 조절하여 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리를 조절할 수 있으며, 엔코더 하우징과 샤프트를 신속하고 간단하게 체결할 수 있는 인휠모터를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 마그넷의 교체가 간편한 구조로 개선되어 마그넷의 파손 또는 감자로 인한 성능 저하 시 마그넷의 신품 교체 작업이 손쉬운 인휠모터를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 인휠모터는, 림, 커버, 샤프트, 모터 어셈블리, 자기식 엔코더, 및 차폐부를 포함한다.

림은 양측이 개방된 원형의 강성 부재를 말한다. 림의 외주 방향으로 타이어 등이 결합될 수 있다.

커버는 림의 양측 개방 부위를 덮도록 림에 결합될 수 있다.

커버는 림의 내부를 밀폐시킬 수 있다. 커버는 림의 내부에 구비되는 모터 어셈블리를 포함한 다양한 전자 부품을 보호하는 역할을 한다.

샤프트는 림의 중심에서 축 방향으로 배치될 수 있다.

모터 어셈블리는 샤프트를 감싸 고정되는 고정자와, 고정자를 둘러싸도록 배치되며 샤프트를 중심으로 회전하는 회전자를 포함한다.

모터 어셈블리는 림의 내부에 구비되어 림에 회전력을 제공할 수 있다.

자기식 엔코더는 인휠모터의 회전수 및 속도를 감지하는 장치이다.

자기식 엔코더는 디스크형 마그넷과 엔코더 센서를 포함한다.

디스크형 마그넷은 소정의 두께를 갖는 디스크 형상의 마그넷을 말한다.

디스크형 마그넷은 커버와 함께 회전할 수 있다. 디스크형 마그넷은 커버에 연결될 수 있다.

엔코더 센서는 샤프트와 커버 사이에서 샤프트에 축 방향으로 연결 고정된다. 엔코더 센서는 디스크형 마그넷과 마주보도록 배치될 수 있다.

엔코더 센서는 디스크형 마그넷과 설정 거리를 두고 이격하여 배치되어 디스크형 마그넷의 회전시 자속 변화를 감지할 수 있다.

엔코더 센서는 림, 커버와 함께 회전하는 디스크형 마그넷의 자속 변화를 감지하여 A/B/Z상 신호를 출력할 수 있다.

차폐부는 커버에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 차폐부는 커버에 나사 체결될 수 있다. 예를 들어, 커버의 중앙에는 나사 홀이 형성되고, 차폐부는 나사 홀에 체결 또는 해제되어 커버에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

차폐부는 외부자계를 차폐시켜 자기식 엔코더의 정확도를 높일 수 있다.

차폐부는 디스크형 마그넷을 교체 가능하게 장착할 수 있다. 그리고 차폐부는 커버와의 나사 체결에 의해 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 사이의 거리를 조절할 수 있다.

온도에 따라, 엔코더 센서가 인식할 수 있는 자속 밀도의 범위가 정해지는데, 본 발명의 실시예에 따르면 필요시 엔코더 센서와 마그넷 사이의 거리를 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 자기식 엔코더는 엔코더 기판과 엔코더 하우징을 더 포함한다.

엔코더 기판은 엔코더 센서가 장착되는 기판을 말한다.

엔코더 하우징은 엔코더 기판에 결합되고, 엔코더 기판을 샤프트에 축 방향으로 연결하는 몸체를 말한다.

예를 들어, 엔코더 하우징의 일단부는 샤프트의 중공을 향하여 축 방향으로 소정 길이 삽입될 수 있다. 그리고 엔코더 하우징의 타단부는 엔코더 기판에 결합될 수 있다.

예를 들어, 엔코더 하우징은, 나사 삽입부, 연결부, 및 돌기부를 포함한다.

나사 삽입부는 샤프트의 중공에 형성된 나사 홀에 체결되어 축 방향으로 삽입되는 엔코더 하우징의 일부분을 말한다. 연결부는 나사 삽입부에 연결되며 나사 삽입부보다 외경이 확장된 부분을 말한다. 돌기부는 연결부에서 샤프트의 외측으로 돌출되는 핀 형상의 돌출 부분을 말한다.

엔코더 기판은 돌기부가 관통하여 삽입되는 결합 홀을 구비한다. 돌기부는 결합 홀을 관통하여 삽입되며, 엔코더 기판을 지지하여 엔코더 센서의 위치를 고정한다.

돌기부는, 연결부에서 돌출되는 제1 돌기부, 및 제1 돌기부에서 돌출되며 상기 제1 돌기부보다 작은 직경을 갖는 제2 돌기부를 포함한다.

결합 홀은, 제2 돌기부에 대응하는 크기 및 형상을 가지며, 제2 돌기부만이 삽입 가능한 크기를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 커버는 외부커버와 내부커버를 포함한다.

외부커버는 림의 외측 개방 부위를 덮어 림에 착탈 결합되며, 샤프트의 축 방향으로 관통되는 나사 홀을 구비할 수 있다. 내부커버는 림의 내측 개방 부위를 덮어 림에 착탈 결합될 수 있다.

이때, 차폐부는 나사 홀에 체결 또는 해제되어 외부커버에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 차폐부는 디스크형 마그넷과 간격을 두고 위치하도록 외부커버의 외측에 배치되는 차폐 플레이트를 포함한다.

또한, 차폐부는 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되는 마그넷 하우징을 더 포함한다.

마그넷 하우징은 나사부와 헤드부를 포함한다. 나사부는 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되며 나사 홀에 체결될 수 있다. 헤드부는 나사부와 연결되고 외부커버의 외부 면보다 외측으로 더 돌출되도록 형성될 수 있다.

차폐 플레이트는 헤드부의 외부 면에 형성된 원형 홈에 삽입되어 헤드부에 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 인휠모터에서, 차폐부는 자성체로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 인휠모터에서, 마그넷 하우징은 비자성체로 이루어질 수 있다.

나사부는 샤프트의 축 방향으로 함몰된 원형 단면의 홈을 구비하고, 홈의 내부에 디스크형 마그넷이 삽입될 수 있다.

홈은 나사부의 돌출 방향 전단에 위치하는 제1 홈, 및 나사부의 돌출 방향 후단에 위치하며, 제1 홈과 동일 중심을 이루어 제1 홈보다 축소된 형상을 갖는 제2 홈을 포함한다. 이때, 디스크형 마그넷은 제2 홈에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

제1 홈은 엔코더 기판의 외경보다 큰 내경 사이즈를 가질 수 있다.

제2 홈은 디스크형 마그넷의 외경에 대응하는 내경 사이즈를 가질 수 있다.

제2 홈은 디스크형 마그넷의 삽입 시 디스크형 마그넷의 측면과 제2 홈의 내벽 사이에 형성되는 소정의 틈새를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 엔코더 센서와 상기 디스크형 마그넷 간의 거리는 나사부가 나사 홀에 체결된 상태에서 축 방향으로 이동하는 거리에 따라 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 인휠모터는, 외부커버의 외부 면과, 차폐부 간의 접촉 부위에 구비되는 오링을 더 포함한다.

오링은, 차폐부가 접촉하는 외부커버의 외부 면에 형성된 오링 수용홈에 삽입 고정될 수 있다. 이에 따라, 차폐부와 외부커버 간의 밀폐성이 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르는 인휠모터는 양측이 개방된 원형의 림, 림의 양측 개방 부위를 덮도록 림에 결합되며, 림의 내부를 밀폐시키는 커버, 림의 중심에서 축 방향으로 배치되는 샤프트, 샤프트를 감싸 고정되는 고정자와, 고정자를 둘러싸도록 배치되며 샤프트를 중심으로 회전하는 회전자를 포함하며, 림의 내부에 구비되어 림에 회전력을 제공하는 모터 어셈블리, 및 커버와 함께 회전하도록 상기 커버와 연결되는 디스크형 마그넷과, 샤프트와 커버 사이에서 샤프트에 축 방향으로 연결되어 디스크형 마그넷과 대면하도록 배치되며, 디스크형 마그넷의 자속 변화를 감지하는 엔코더 센서를 포함하는 자기식 엔코더를 포함하며, 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 거리 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.

인휠모터는 커버에 나사 체결되고 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되는 차폐부를 더 포함한다.

커버는 림의 외측 개방 부위를 덮어 림에 착탈 결합되며, 샤프트의 축 방향으로 관통되는 나사 홀을 구비하는 외부커버, 및 림의 내측 개방 부위를 덮어 림에 착탈 결합되는 내부커버를 포함하며, 차폐부는 나사 홀에 체결 또는 해제되어 외부커버에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

차폐부는 디스크형 마그넷과 간격을 두고 위치하도록 외부커버의 외측에 배치되는 차폐 플레이트를 더 포함한다.

또한, 차폐부는 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되며 나사 홀에 체결되는 나사부와, 나사부와 연결되고 외부커버의 외부 면보다 외측으로 더 돌출되도록 형성되는 헤드부를 포함하는 마그넷 하우징을 더 포함한다.

엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 거리는 나사부가 나사 홀에 체결된 상태에서 축 방향으로 이동하는 거리에 따라 조절될 수 있다.

홈은 나사부의 돌출 방향 전단에 위치하는 제1 홈과, 나사부의 돌출 방향 후단에 위치하며, 제1 홈과 동일 중심을 이루어 상기 제1 홈보다 축소된 형상을 갖는 제2 홈을 포함한다. 디스크형 마그넷은 제2 홈에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 인휠모터의 회전수와 속도를 감지하여 인휠모터의 제어에 사용되는 자기식 엔코더의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 거리 조절이 가능한 장점이 있다.

온도에 따라 엔코더 센서가 인식할 수 있는 자속밀도 범위가 있다. 이때, 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 사이의 거리에 따라 자속의 값이 조절되기 때문에 온도 조건에 따라 센싱에 문제가 있을 경우 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 사이의 거리를 조절하여 정상적인 작동이 될 수 있도록 보정할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 온도에 따른 엔코더 센서와 마그넷 간의 적정 거리를 손쉽게 조절할 수 있어 엔코더 센서의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 엔코더 센서와 디스크형 마그넷의 조립공차로 인해 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 사이에 적정 거리가 유지되지 않은 경우, 조립 이후에도 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 사이의 적정 거리를 손쉽게 조절할 수 있어 엔코더 센서의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 엔코더 하우징과 샤프트 간의 결합 방식을 나사 체결 방식으로 함에 따라, 기존의 접착제 사용 방식에 비해 체결 작업이 신속 및 간단해 질 수 있다. 이에 더하여, 엔코더 하우징이 샤프트에 체결되는 나사 체결 길이를 조절하여 엔코더 센서와 마그넷 간의 거리를 조절할 수 있어, 엔코더 센서의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면 디스크형 마그넷의 교체가 간편한 구조로 개선하여 디스크형 마그넷의 파손 또는 감자로 인한 성능 저하 시 마그넷의 신품 교체 작업이 쉽고 간단해질 수 있다.

기존에는 디스크형 마그넷이 커버 내부에 고정되었다. 이 경우, 디스크형 마그넷의 교체를 위해 커버를 전체적으로 분해해야 하는 불편이 있었다. 본 발명의 실시예에 의하면 디스크형 마그넷의 교체를 위해 커버 전체를 분해하지 않고, 커버에서 차폐부를 부분적으로 해체함에 따라, 디스크형 마그넷의 교체 작업이 손쉬워 질 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 일 방향에서 바라본 모습을 나타낸 정면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 다른 방향에서 바라본 모습을 나타낸 배면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 일 방향에서 바라본 모습을 나타낸 정면 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 다른 방향에서 바라본 모습을 나타낸 배면 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 나타낸 반단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터에서 외부커버가 분리된 상태를 나타낸 정면 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터에서 외부커버가 분리된 상태를 나타낸 배면 분해사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터에서 차폐부만이 분리된 상태를 나타낸 정면 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터에서 차폐부만이 분리된 상태를 나타낸 배면 분해사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 도시한 전체 단면도이다.
도 11은 도 10의 "A"영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 12은 도 10의 "A"영역에서 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 적정 거리를 표시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터의 차폐부의 회전에 따른 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 거리 조절 기능을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터의 외부커버에서 차폐부와 디스크형 마그넷이 분리된 모습을 보여주는 분해사시도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 인휠모터의 구성을 도시하는 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

[인휠모터의 전반적 구조]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터의 전반적 구조를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터의 정면 사시도 및 배면 사시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터의 정면 분해사시도 및 배면 분해사시도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 나타낸 반단면 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인휠모터(1)는 림(10), 커버(20, 30), 샤프트(40), 모터 어셈블리(50), 자기식 엔코더(60), 차폐부(70)를 포함한다.

림(10)은 휠(wheel)을 이루는 원형의 강성부재이다. 별도로 도시하진 않았으나, 림(10)의 외륜을 감싸도록 타이어 등이 결합될 수 있다.

림(10)의 내측에는 중공부가 마련될 수 있다.

림(10)의 중공부에는 모터 어셈블리(50)가 내장될 수 있다. 림(10)의 중공부에는 모터 어셈블리(50) 이외에도 다양한 전기전자부품, 예를 들어 홀 센서(56)(도 3 참조)가 더 구비될 수 있다.

모터 어셈블리(50)는 림(10)의 내측에 결합되며, 림(10)을 회전시키는 구동장치이다.

모터 어셈블리(50)는 림(10)과 샤프트(40) 사이에 구비될 수 있다.

모터 어셈블리(50)는 고정자 (51)와 회전자(53)를 포함한다.

고정자(51)는 샤프트(40)를 둘러 감싸 결합되고, 샤프트(40)의 중심을 따라 형성된 전원공급선 통로(42)에 의해 외부와 연결되는 전원공급선으로부터 전원을 공급받는다.

고정자(51)는 코어(52)에 의해 샤프트(40)를 감싸 고정되도록 배치된다.

회전자(53)는 고정자(51)와 에어 갭을 두고 고정자(51)를 둘러 감싸도록 배치된다. 회전자(53)는 복수의 영구자석을 포함한다.

만일, 고정자(51)가 전원을 공급받으면, 고정자(51)와 회전자(53) 사이에는 전자기력이 발생될 수 있다. 이러한 전자기력에 의해 회전자(53)는 고정자(51)를 중심으로 고정자(51)의 외측에서 원주 방향으로 회전하게 된다.

고정자(51)의 양측 면에는 복수의 인슐레이터(54, 55)가 배치될 수 있다.

예를 들어, 고정자(51)의 외측 면에는 제1 인슐레이터(54)가 배치될 수 있다. 그리고 고정자(51)의 타측 면에는 제2 인슐레이터(55)가 배치될 수 있다.

또한, 모터 어셈블리(50)의 일측에는 홀 센서(56)가 기판에 조립되어 배치될 수 있다(도 3 참조).

홀 센서(56)는 모터 어셈블리(50) 내의 자기력을 감지하는 센서를 말한다.

홀 센서(56)는 모터 어셈블리(50)에 근접하도록 위치할 수 있으며, 적어도 2개의 홀 센서(56)가 기판에 구비된 형태로 제공될 수 있다.

고정자(51)와 회전자(53)는 림(10)의 내측 중공부에 위치한다.

고정자(51)는 샤프트(40)에 직결 되어 샤프트(50)와 함께 회전하지 않고 고정된다. 이와 달리, 회전자(53)는 고정자(51)를 중심으로 고정자(51)의 외측에서 회전한다.

만일, 회전자(53)가 회전하게 되면, 원형의 림(10)은 회전자(53)에 결합된 상태로 회전자(53)와 함께 회전한다. 이로써 인휠모터(1)은 회전 구동할 수 있다.

커버(20, 30)는 림(10)의 양측 개방 부위를 덮도록 림(100에 결합된다.

커버(20, 30)는 림(10)의 양측 개방 부위를 덮어 결합되어 림(10)의 내부공간을 외부와 차단시킨다.

림(10)의 내부공간에는 고정자(51)와 회전자(53)를 포함하는 모터 어셈블리(50)와, 이 밖에 다양한 인휠모터(1)의 전기전자부품들이 내장되므로, 커버(20, 30)는 이들 부품들을 외부로부터 보호할 수 있다.

예를 들어, 커버(20, 30)는 외부커버(20)와 내부커버(30)를 포함한다.

외부커버(20)는 림(10)의 외측 개방 부위를 덮어 림(10)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

구체적인 예로서, 외부커버(20)는 볼트 체결홀(28)을 구비한다.

외부커버(20)의 볼트 체결홀(28)은 원판 형상의 외부커버(20)의 테두리 부위에 위치한다.

림(10)의 외측 테두리 부위에는 외부커버(20)의 볼트 체결홀(28)에 대응하는 볼트 체결홀(18)이 구비된다. 이에 따라, 체결볼트를 이용하여 외부커버(20)의 볼트 체결홀(28)과 림(10)의 외측 볼트 체결홀(18)을 조립 및 해체할 수 있다.

내부커버(30)는 림(10)의 내측 개방 부위를 덮어 상기 림(10)에 착탈 결합될 수 있다.

구체적인 예로서, 내부커버(30)는 볼트 체결홀(38)을 구비한다.

내부커버(30)의 볼트 체결홀(38)은 원판 형상의 내부커버(30)의 테두리 부위에 위치한다.

림(10)의 내측 테두리 부위에는 내부커버(30)의 볼트 체결홀(38)에 대응하는 볼트 체결홀(19)이 구비된다. 이에 따라, 체결볼트를 이용하여 내부커버(30)의 볼트 체결홀(38)과 림(10)의 외측 볼트 체결홀(19)을 조립 및 해체할 수 있다.

또한, 외부커버(20)의 외부 면(23)에는 나사 홀(21)이 구비될 수 있다.

나사 홀(21)은 외부커버(20)의 외부 면(23) 중에서 샤프트(40)와 마주하는 위치를 향하여 샤프트(40)의 축 방향으로 관통 형성될 수 있다.

나사 홀(21)은 후술될 차폐부(70)가 나사 체결되는 홀이다.

외부커버(20)의 중앙에 나사 홀(21)이 마련됨에 따라, 차폐부(70)는 필요에 따라 외부커버(20)에 결합되거나 외부커버(20)에서 분리될 수 있다. 샤프트(40)는 림(10)의 중심에서 축 방향으로 배치될 수 있다.

샤프트(40)는 내부커버(30)의 중심을 관통하여 결합된다. 구체적인 예로서, 샤프트(40)의 일단부, 즉 샤프트(40)의 내측 단부에는 엔코더 센서(63)가 연결될 수 있다.

예를 들어, 샤프트(40)의 일단부, 즉 샤프트(40)의 내측 단부에는 나사 홀(411)이 중공(41)을 따라 형성될 수 있다(도 10 및 도 11 참조). 샤프트(40)의 나사 홀(411)은 자기식 엔코더(50)의 엔코더 하우징(67), 더 구체적으로는 엔코더 하우징(67)의 나사 삽입부(671)가 나사 체결되는 홀이 된다.

기존의 경우 샤프트(40)와 엔코더 하우징(67) 간의 결합에 주로 접착제를 이용하였다.

접착제는 오랜 시간 고온경화를 하여 샤프트(40)와 엔코더 하우징(67) 간의 결합이 완성시키는데, 고온경화 공정에 따라 엔코더 센서(63)의 신뢰성이 저하될 수 있으며, 장시간의 작업으로 인해 시간 및 비용이 증가하는 단점이 있었다.

본 발명의 실시예에 따르면 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40) 간의 결합을 나사 체결 구조로 변경하여, 기존의 접착제 사용에 따른 문제점을 보완하고, 작업을 신속하고 간편하게 수행할 수 있다. 이에 더하여, 나사 체결 방식을 이용할 경우, 고온경화 공정을 생략함으로써 엔코더 센서(63)의 신뢰성을 확보할 수 있다.

이에 더하여, 엔코더 하우징(67)이 샤프트(40)에 나사 체결되는 길이, 즉 엔코더 하우징(67)이 샤프트(40)에서 돌출되는 길이를 조절할 수 있다. 이에 따라, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 적정 거리 조절에 도움을 줄 수 있다.

자기식 엔코더(60)는 인휠모터(1)의 회전수와 속도를 감지하여 인휠모터(1)의 제어를 가능하게 해주는 센서이다.

예를 들어, 자기식 엔코더(60)는 디스크형 마그넷(61)과 엔코더 센서(63)를 포함한다.

디스크형 마그넷(61)은 외부커버(20)에 결합되어 외부커버(20)와 함께 회전한다.

엔코더 센서(63)는 디스크형 마그넷(61)의 회전시 디스크형 마그넷(61)의 자속 변화를 감지한다.

엔코더 센서(63)는 샤프트(40)와 외부커버(20) 사이에 위치할 수 있다. 구체적인 예로서, 엔코더 센서(63)는 샤프트(40)에 축 방향으로 연결되어 외부커버(20)에 연결된 디스크형 마그넷(61)과 마주보도록 배치될 수 있다.

엔코더 센서(60)는 디스크형 마그넷(61)과 적정 거리(L1)(도 12 참조)만큼 이격하여 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

일반적으로, 모터의 회전수 및 속도를 감지하는 엔코더에는, 광학식 엔코더, 및 자기식 엔코더가 있다.

다만, 본 발명의 실시예에 따르는 인휠모터(1)에서 자기식 엔코더(60)를 이용하는 이유는 자기식 엔코더(60)가 내환경 신뢰성이 우수하기 때문이다. 다시 말해, 실외에서 사용하는 인휠모터(1)의 회전수와 속도를 검출하기에는 자기식 엔코더(60)를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 엔코더 센서(63)는 디스크형 마그넷(61)과 적정 거리를 두고 이격하여 배치될 수 있도록 서로 간의 거리가 조절 가능하게 구성될 수 있다.

이는 온도에 따라 엔코더 센서(63)가 인식할 수 있는 자속밀도 범위가 정해지기 때문이다. 만일, 온도 변화에 대응하여 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 적정 거리를 손쉽게 조절할 수 있다면, 온도 조건에 무관하게 엔코더 센서(63)의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 인휠모터(1)의 조립시 발생되는 조립공차로 인해 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리가 적정 거리와 차이가 있을 수 있으며, 이로 인해 엔코더 센서(63)의 정확도가 저하될 수 있다.

또한, 인휠모터(1)의 장시간 사용 시 디스크형 마그넷(61)의 성능이 저하될 수 있는데, 이 경우 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리를 재조절해줄 필요성이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 조립공차 또는 마그넷 성능 저하로 인해 자기식 엔코더(60)의 정확도가 낮아지는 것을 방지하도록, 차폐부(70)를 이용하여 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리를 조절할 수 있다.

디스크형 마그넷(61)은 차폐부(70)의 내측에 장착되며, 차폐부(70)는 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 체결된다. 차폐부(70)는 나사 홀(21)을 따라 체결되거나 해제되며 디스크형 마그넷(61)을 샤프트(40)의 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 샤프트(40)에 결합된 엔코더 센서(63)를 기준으로 디스크형 마그넷(61)이 근접 또는 후퇴하도록 이동하며, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리가 조절된다.

또한, 자기식 엔코더(60)는 엔코더 기판(65)과 엔코더 하우징(67)을 더 포함한다.

엔코더 기판(65)은 엔코더 센서(63)가 장착되는 회로기판을 말한다.

엔코더 하우징(67)은 엔코더 기판(65)이 결합되는 자기식 엔코더(60)의 몸체를 말한다.

예를 들어, 엔코더 하우징(67)은 일단부가 샤프트(40)의 내측 단부에 마련된 소정 길이의 중공(41)(도 10 참조)을 향하여 축 방향으로 삽입된다.

구체적으로는 샤프트(40)의 중공(41)에는 나사 홀(411)이 형성되고, 엔코더 하우징(67)에는 나사 삽입부(671)가 구비되며, 나사 삽입부(671)가 나사 홀(411)에 나사 체결되어 삽입될 수 있다(도 11 참조).

이에 따라, 엔코더 하우징(67)이 샤프트(40)에 삽입되는 길이, 즉 나사 삽입부(671)가 나사 홀(411)에 삽입되는 길이를 조절하여, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리 조절 기능을 추가적으로 발휘할 수 있다.

샤프트(40)에 연결된 엔코더 센서(63)는 외부커버(20)에 연결된 디스크형 마그넷(61)과 적정 거리를 두고서 마주보도록 배치도며, 외부커버(20)와 함께 회전하는 디스크형 마그넷(61)의 자속 변화를 감지한다.

엔코더 센서(63)는 자속 변화를 감지한 결과를 기초로 A/B/Z신호를 출력한다.

자기식 엔코더(60)는 회전자(53) 및 림(10)과 함께 회전하는 외부커버(20)에 연결된 디스크형 마그넷(61)의 자속 변화를 감지하여 인휠모터(1)의 회전수와 속도를 검출한다.

차폐부(70)는 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 나사 체결되어 외부커버(20)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 그리고 차폐부(70)에는 디스크형 마그넷(61)이 교체 가능하게 장착된다.

차폐부(70)가 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 체결되며, 차폐부(70)가 외부커버(20)의 나사 홀(21)을 따라 샤프트(40)의 축 방향으로 이동하는 거리에 연동하여 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리가 조절된다.

차폐부(70)는 차폐 플레이트(71)와 마그넷 하우징(73)을 포함한다.

차폐 플레이트(71)는 디스크형 마그넷(61)과 마주하는 방향으로 배치되는 원판 형상의 자성체를 말한다.

마그넷 하우징(73)은 디스크형 마그넷(61)을 외부커버(30)의 내측에 장착시키도록 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 체결되는 볼트 형상의 부재를 말한다.

차폐 플레이트(71)는 디스크형 마그넷(61)의 축 방향 외부 자계를 차단한다. 이에 따라, 엔코더 센서(63)가 회전하는 디스크형 마그넷(61)의 자속 변화를 검출하여 인휠모터(1)의 회전수 및 속도를 정확하게 검출할 수 있다.

차폐 플레이트(71)는 자성체로 이루어져 외부 자계를 차폐할 수 있다.

차폐 플레이트(71)는 원판 형상을 가질 수 있다. 차폐 플레이트(71)는 마그넷 하우징(73)의 헤드부(731)에 구비된 원형 홈(732)에 결합될 수 있다.

차폐 플레이트(71)는 디스크형 마그넷(61)의 축 방향(즉, Z축 방향) 외부자계를 차폐할 수 있으며, 자기식 엔코더(60)의 정확도를 향상시킬 수 있다.

마그넷 하우징(73)은 차폐 플레이트(71)와 달리 비자성체로 이루어질 수 있다.

마그넷 하우징(73)은 헤드부(731)과 나사부(733)를 포함한다.

나사부(733)의 내부에는 디스크형 마그넷(61)이 교체 가능하게 장착된다. 그리고 나사부(733)는 디스크형 마그넷(61)에 장착된 상태로 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 체결될 수 있다.

헤드부(731)는 나사부(733)와 연결되며 외부커버(20)의 외부 면으로 노출된 볼트의 헤드 부분에 해당하는 부위를 말한다. 헤드부(731)의 외부 면에는 원형 홈(732)이 구비되는데, 차폐 플레이트(71)는 원형 홈(732)에 끼워져 헤드부(731)에 결합된다.

또한, 헤드부(731)는 외부커버(20)의 외부 면(23)에 구비되어 작업자가 손쉽게 회전 조작할 수 있도록 다각형의 플레이트 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 헤드부(731)는 육각형 플레이트 형상으로 나타나 있으나(도 3 참조), 본 발명은 반드시 이와 같은 형상에 한정되지 않는다.

따라서, 헤드부(731)는 육각형 플레이트 형상은 물론, 이 밖의 다양한 다각형 플레이트 형상(예: 사각형, 팔각형 등)으로 제공될 수 있다.

차폐부(70)는 헤드부(731)의 회전 방향에 따라 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 나사 체결되어 외부커버(20)에 조립되거나 또는 나사 체결이 해제되어 외부커버(20)에서 손쉽게 분리될 수 있다.

또한, 헤드부(731)는 외부커버(20)의 외부 면(23)보다 외측으로 더 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 헤드부(731)가 외부커버(20)의 외부 면(23)보다 외측으로 더 돌출되는 형상을 가질 경우, 헤드부(731)의 회전 조작이 더욱 용이해질 수 있다.

나사부(733)는 헤드부(731)의 회전 방향에 따라 나사 홀(21)에 체결되거나 나사 홀(21)에서 분리된다.

이와 같이, 차폐부(70)는 외부커버(20)에 착탈 가능하며, 디스크형 마그넷(61)의 교체 작업이 쉬워질 수 있다.

만일, 차폐부(70)가 외부커버(20)의 외측에 고정되고, 디스크형 마그넷(61)이 차폐부(70)가 아닌 외부커버(20)의 내측에 개별 배치되는 경우, 디스크형 마그넷(61)의 교체를 위해서는 외부커버(20)를 림(10)에서 전부 해체하는 복잡한 작업이 요구된다. 다시 말해, 외부커버(20)를 완전히 림(10)에서 해체시키지 않으면 외부커버(20)의 내측에 위치한 디스크형 마그넷(61)을 교체할 수 없다. 이 경우, 디스크형 마그넷(61)을 교체하기 위해서는 많은 작업 시간이 요청되며, 외부커버(20)를 림(10)에서 해체하는 작업은 복잡하고 까다로워 작업상 불편을 초래한다.

본 발명의 실시예에 따르면 외부커버(20)에 차폐부(70)가 나사 체결 방식으로 착탈 가능한 구조를 가지며, 디스크형 마그넷(61)이 차폐부(70)에 교체 가능하게 장착되어, 디스크형 마그넷(61)의 교체 작업이 간편해질 수 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따르는 인휠모터(1)는 외부커버(20)의 외부 면(23)에 오링(80)을 구비한다.

오링(80)은 외부커버(20)의 외부 면(23)에 형성된 오링 수용홈(231)(도 11 참조)에 삽입되어 고정될 수 있다.

오링(80)은 탄성을 갖는 재질(예: 고무 등)의 소재로 이루어질 수 있다.

오링(80)은 외부커버(20)의 외부 면(23)과 차폐부(70), 더 구체적으로는 헤드부(71) 간의 접촉 부위에 위치할 수 있다.

오링(80)은 외부커버(20)와 헤드부(71) 사이를 차단하여 외부커버(20)와 차폐부(70) 사이의 밀폐성을 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르는 인휠모터(1)는 복수 개의 베어링(91, 92)을 포함한다.

복수 개의 베어링(91, 92)은 제1 베어링(91)과 제2 베어링(93)을 포함한다.

제1 베어링(91)은 샤프트(40)와 외부커버(20) 사이에 위치한다.

제2 베어링(93)은 제1 베어링(91)과 간격을 두고서 샤프트(40)와 내부커버(30) 사이에 위치한다.

제1 베어링(91)은 샤프트(40)와 외부커버(20) 간의 마찰을 저감시켜줄 수 있다. 샤프트(40)는 고정자(51)와 결합되어 회전하지 않으며, 외부커버(20)는 회전자(53)에 연동하여 회전하는 림(10)의 일측에 결합되어 회전한다. 외부커버(20)는 제1 베어링(91)에 의해 샤프트(40)에 지지되어 정숙하고 안정적으로 회전할 수 있게 해준다.

제2 베어링(93)은 샤프트(40)와 내부커버(30) 간의 마찰을 저감시켜줄 수 있다. 샤프트(40)는 고정자(51)와 결합되어 회전하지 않으며, 내부커버(30)는 회전자(53)에 연동하여 회전하는 림(10)의 타측에 결합되어 회전한다. 내부커버(30)는 제2 베어링(93)에 의해 샤프트(40)에 지지되어 정숙하고 안정적으로 회전할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르는 인휠모터(1)는 단일의 샤프트(40)에서 외부커버(20) 및 내부커버(30)가 모터 어셈블리(50)를 사이에 두고 제1, 2 베어링(91, 93)에 의해 샤프트(40)에 양단이 지지된 구조를 가진다.

이 때문에 인휠모터(1)의 동작 시 림(10)이 안정적으로 샤프트(40)에 지지된 상태로 안정적으로 회전할 수 있게 되며, 특히 림(10)의 회전시 림(10)의 자세 흔들림이 억제되어 인휠모터(1)의 주행 안정성이 향상될 수 있다.

[엔코더 센서와 디스크형 마그넷 거리 조절이 가능한 자기식 엔코더 구조]

이하, 도 6 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엔코더 센서와 디스크 마그넷 간의 거리 조절이 가능한 자기식 엔코더 구조에 관하여 설명하기로 한다.

도면에서, 도 6 및 도 7은 인휠모터에서 외부커버가 분리된 구조를 보여주는 정면 분해사시도 및 배면 분해사시도이고, 도 8 및 도 9는 인휠모터의 외부커버에서 차폐부가 분리된 구조를 보여주는 정면 분해사시도 및 배면 분해사시도이다. 그리고 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 도시한 전체 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따르는 인휠모터(1)는 디스크형 마그넷(61)과 디스크형 마그넷(61)과 적정 거리를 유지하며 대면 배치되는 엔코더 센서(63)를 포함하는 자기식 엔코더(60)로 인휠모터(1)의 회전수와 속도를 감지한다.

기존의 자기식 엔코더 구조는 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 거리가 고정되어 있었는데, 이 경우 온도 조건, 조립공차, 디스크형 마그넷의 성능 저하 등에 따라 자기식 엔코더의 센싱이 부정확해지는 문제가 있었다.

본 발명의 실시예에 따르는 인휠모터(1)는 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리 조절이 가능한 구조를 제공한다.

엔코더 센서(63)는 온도에 따라 인식할 수 있는 자속밀도 범위가 정해져 있다.

그런데 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리(L1)(도 12 참조)에 따라 자속의 값이 달라진다.

따라서, 인휠모터(1)의 사용 환경에 따른 온도 변화에 대응하여 엔코더 센서(63)의 센싱에 문제가 있는 경우, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리(L1)(도 12 참조)를 조절하여 정상적인 작동이 가능하도록 보정한다.

본 발명의 실시예에 따르면 온도에 따라 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 적정 거리(L1)(도 12 참조)를 손쉽게 조절할 수 있어 엔코더 센서(63)의 정확도를 보정할 수 있다.

또한, 인휠모터(1)의 조립 과정 중에 발생된 조립공차로 인해, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리(L1)(도 12 참조)가 정확하게 설정되지 않은 경우, 엔코더 센서(63)의 센싱에 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 인휠모터(10)의 조립 이후에도 외부커버(20)를 전체적으로 해체하지 않아도, 차페부(70)의 회전 조작(R1)(도 13 참조)만으로 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리(L1)를 보정할 수 있다. 이로써, 엔코더 센서(63)의 정확도를 개선할 수 있다.

또한, 인휠모터(1)의 장시간 사용시 디스크형 마그넷(61)의 성능이 저하될 수 있다. 이때, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리(L1)에 따라 자속의 값이 달라지는 원리를 이용하여, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리(L1)를 보정하여 엔코더 센서(63)의 정확도를 개선할 수 있다.

또한, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리(L1)는 체결부(70)의 회전 조작(R1)(도 13 참조) 이외의 방식, 즉, 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40) 간의 나사 체결 길이를 조절하여 보정할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 자기식 엔코더(60)는 디스크형 마그넷(61), 엔코더 센서(63), 엔코더 기판(65), 및 엔코더 하우징(67)을 포함한다.

디스크형 마그넷(61)은 일반적인 자기식 엔코더(60)에 이용되는 소정의 두께를 갖는 플레이트 형상의 마그넷을 말한다.

디스크형 마그넷(61)은 외부커버(20)와 함께 회전한다.

예를 들어, 디스크형 마그넷(61)은 외부커버(20)에 나사 체결되는 차폐부(70)에 교체 가능하게 장착되며, 차폐부(70)가 외부커버(20)에 체결됨에 따라 외부커버(20)에 연결된다.

더 구체적으로는, 디스크형 마그넷(61)은 차폐부(70) 중 마그넷 하우징(73)의 홈(734)에 장착될 수 있다.

엔코더 센서(63)는 디스크형 마그넷(61)과 적정 거리를 유지하며 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

엔코더 센서(63)는 디스크형 마그넷(61)의 회전시 디스크형 마그넷(61)의 자속 변화를 감지하여 인휠모터(1)의 회전수 및 속도를 감지한다.

예를 들어, 엔코더 센서(63)는 샤프트(40)에 결합되고, 디스크형 마그넷(61)은 외부커버(60)에 체결되는 차폐부(70)에 구비되는데, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61)은 서로 마주보도록 배치된다.

한편, 디스크형 마그넷(61)은 차폐부(70)의 내측에 배치되고, 차폐부(70)의 외측에는 차폐 플레이트(71)가 구비된다. 이에 따라, 디스크형 마그넷(61)의 축 방향(즉, Z축 방향) 외부자계 차폐가 가능해질 수 있다.

엔코더 기판(65)은 엔코더 센서(63)가 장착되는 회로기판이다.

엔코더 기판(65)에는 복수의 결합 홀(651)(도 11 참조)이 구비될 수 있다.

엔코더 기판(65)의 결합 홀(651)은 엔코더 하우징(67)의 돌기부(675)(도 11 참조)가 삽입되어 결합되는 홀이 된다.

엔코더 하우징(67)은 엔코더 기판(65)이 결합되는 자기식 엔코더(60)의 몸체 부위를 말한다.

엔코더 하우징(70)은 샤프트(40)의 일단부에 마련된 중공(41)을 통해 축 방향으로 삽입되며, 엔코더 기판(65)을 샤프트(40)에 연결시켜준다.

예를 들어, 엔코더 하우징(67)의 일단부는 샤프트(40)의 일단부에 마련된 중공(41)에 삽입되며, 엔코더 하우징(67)의 타단부에는 엔코더 기판(65)이 결합된다.

구체적으로는 엔코더 하우징(67)의 돌기부(675)(도 11 참조)가 엔코더 기판(65)의 결합 홀(651)(도 11 참조)에 삽입된다.

여기서, 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40)는 나사 체결 방식으로 결합된다. 기존의 경우 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40)는 주로 접착제를 이용하여 접합되는 방식이 이용된다.

그런데 엔코더 하우징(67)고 샤프트(40) 사이를 접착시키는 접착제는 장시간 고온경화 과정을 필요로 하는데, 고온경화에 따라 엔코더 센서(63)의 신뢰성이 저하될 수 있으며, 작업시간 및 비용이 증가하는 단점이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40) 간의 결합을 나사 체결 방식으로 변경할 수 있다.

엔코더 하우징(67)과 샤프트(40)가 나사 체결 방식으로 결합되는 경우, 고온경화에 따른 문제를 해결할 수 있으며, 작업을 신속하고 간단하게 수행할 수 있다.

또한, 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40) 간의 나사 체결 길이를 조절하여 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리 조절 기능을 추가적으로 제공할 수 있다.

이하, 첨부된 도 11 내지 도 13을 참조하여 자기식 엔코더(60) 및 차폐부(70)의 세부 구성 및 이들의 결합 관계에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 11 및 도 12는 도 10의 "A"영역을 확대한 단면도와 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 적정 거리를 표시한 단면도이다. 도 13은 차폐부의 회전에 따른 엔코더 센서와 디스크형 마그넷 간의 거리 조절 기능을 설명하기 위한 개념도이다.

디스크형 마그넷(61)은 외부커버(20)에 나사 체결되어 결합되는 차폐부(70)의 홈(734)에 장착된다.

차폐부(70)는 외부커버(20)에 나사 체결되며, 외부커버(20)의 회전시 차폐부(70)가 함께 회전하므로, 차폐부(70)의 홈(734)에 장착된 디스크형 마그넷(61)도 외부커버(20)와 함께 회전한다.

엔코더 센서(63)는 디스크형 마그넷(61)과 적정 거리를 두고 마주보도록 배치된다.

엔코더 기판(65)은 엔코더 센서(63)가 장착되는 회로기판으로서, 차폐부(70)의 홈(734) 내부에 엔코더 센서(63)와 함께 위치할 수 있다.

엔코더 하우징(67)은 엔코더 기판(65)을 샤프트(40)의 내측 단부에 축 방향으로 연결시킨다.

예를 들어, 엔코더 하우징(67)은 나사 삽입부(671), 연결부(673), 돌기부(675)를 포함한다.

나사 삽입부(671)는 샤프트(40)의 중공(41)에 축 방향으로 삽입되는 원형 관 형상의 부위를 말한다.

구체적으로는, 샤프트(40)의 중공(41)에 나사 홀(411)이 형성되고, 나사 삽입부(671)의 외경에는 나사 형상이 구비되며, 나사 삽입부(671)는 나사 홀(411)에 나사 체결되어 결합될 수 있다.

나사 삽입부(671)와 나사 홀(411)은 고온경화 과정이 필요한 접착제를 사용하는 대신 샤프트(40)와 엔코더 하우징(67)을 신속하고 간단한 작업을 통해 나사 체결시킨다.

또한, 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40) 간의 나사 체결 길이를 조절할 수 있도록 하여 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리 조절 기능을 추가적으로 제공할 수 있다.

연결부(673)는 나사 삽입부(671)에 연결되는 부분으로서, 나사 삽입부(671)보다 외경이 확장된 형상을 가진다.

돌기부(675)는 연결부(673)에서 샤프트(40)의 외측 방향, 즉 나사 삽입부(671)가 삽입되는 반대 방향으로 돌출된다.

돌기부(675)는 엔코더 기판(65)에 구비된 복수의 결합 홀(651)에 삽입되어 엔코더 기판(65)을 지지한다. 돌기부(675)의 개수 및 위치는 결합 홀(651)의 개수 및 위치에 대응하여 형성될 수 있다.

예를 들어, 돌기부(675)는 제1 돌기부(6751)와 제2 돌기부(6752)를 포함한다.

제1 돌기부(6751)는 연결부(673)의 면상으로 돌출되는 돌기 부분을 말한다.

제2 돌기부(6752)는 제1 돌기부(6751)의 돌출된 선단 부위에서 더 돌출된 돌기 부분을 말한다.

제2 돌기부(6752)는 제1 돌기부(6751)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.

예를 들어, 제1 돌기부(6751)는 제1 직경을 갖는 원형 단면 돌기이며, 제2 돌기부(6752)는 제1 돌기부(6751)의 돌출된 선단 부위에서 소정 길이만큼 더 돌출된 제2 직경을 갖는 원형 단면 돌기를 말한다. 여기서, 제1 직경은 제2 직경보다 크게 형성될 수 있다.

엔코더 기판(65)에 형성된 결합 홀(651)은 제2 돌기부(6752)에 대응하는 크기 및 형상을 가진다.

이로써, 엔코더 기판(65)에 형성된 결합 홀(651)은 제2 돌기부(6752)만이 삽입되어 관통 후 돌출하는 형상을 가지며, 엔코더 기판(65)은 제1 돌기부(6751)의 선단 부위에 걸려 삽입이 제한될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르는 자기식 엔코더(60)는 회전자(53), 림(10), 및 외부커버(20)의 회전에 연동하여 디스크형 마그넷(61)이 회전할 때, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 적정 거리가 유지될 수 있다.

엔코더 센서(63)는 회전하는 디스크형 마그넷(61)의 자속 변화를 감지하여 A/B/Z신호를 출력하고, 인휠모터(1)의 회전수와 속도를 정확하게 검출할 수 있다.

[엔코더 센서와 디스크형 마그넷 거리 조절을 위한 차폐부 구조]

이하, 도 6 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엔코더 센서와 디스크 마그넷 간의 거리 조절을 위한 차폐부의 구조에 관하여 설명하기로 한다.

차폐부(70)는 자기식 엔코더(60)의 검출 정확도를 높이기 위해, 디스크 마그넷(61)에 의한 자속 이외에 디스크 마그넷(61)의 축 방향 외부자계를 차폐시켜주는 역할을 한다.

차폐부(70)는 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 나사 체결되어 외부커버(20)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

그리고 차폐부(70)는 디스크형 마그넷(61)이 교체 가능하게 장착되도록 디스크형 마그넷(61)을 수용하는 홈(734)를 구비한다.

도 13을 참조하면, 차폐부(70)는 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 체결된 상태에서 나사 홀(21)을 따라 샤프트(40)의 축 방향으로 W1만큼 이동하는 거리에 따라 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리(L1)가 조절된다.

다시 말해, 외부커버(20)에 나사 체결된 차폐부(70)를 소정 방향으로 회전 조작(R1)하는 것만으로 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리(L1)를 미세 조절할 수 있다.

마그넷 하우징(73)은 디스크형 마그넷(61)을 외부커버(30)의 내측에 장착시키도록 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 체결되는 볼트 형상의 부재이다.

차폐 플레이트(71)는 디스크형 마그넷(61)의 축 방향 외부 자계를 차단한다. 이에 따라, 엔코더 센서(63)는 외부커버(20)와 함께 회전하는 디스크형 마그넷(61)의 자속 변화를 보다 정확하게 검출할 수 있으며, 인휠모터(1)의 회전수 및 속도를 정확하게 검출할 수 있다.

차폐 플레이트(71)는 원판 형상을 가질 수 있다. 원판 형상의 차폐 플레이트(71)는 마그넷 하우징(73)의 헤드부(731)에 구비된 원형 홈(732)에 결합될 수 있다.

마그넷 하우징(73)은 내측에 디스크형 마그넷(61)이 장착되고, 외측에 차폐 플레이트(71)가 결합되기 위한 원형 홈(732)을 가지며, 전체적으로 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 나사 체결 가능한 볼트 형상을 가진다.

예를 들어, 마그넷 하우징(73)은 볼트 형상 중 헤드 부위에 해당되는 헤드부(71)와 나사 부위에 해당되는 나사부(73)를 포함한다.

나사부(733)는 내부에 축 방향으로 홈(734)를 구비하며, 디스크형 마그넷(61)은 홈(734)에 교체 가능하게 장착된다.

나사부(733)는 디스크형 마그넷(61)에 장착된 상태로 외부커버(20)의 나사 홀(21)에 체결될 수 있다.

헤드부(731)는 나사부(733)와 연결되며, 헤드부(731)의 외부 면에는 원형 홈(732)이 구비된다. 차폐 플레이트(71)는 원형 홈(732)에 끼워져 헤드부(731)에 결합된다.

또한, 헤드부(731)는 외부커버(20)의 외부 면(23)을 통해 돌출되는 형상을 가지며, 작업자가 손쉽게 회전 조작하도록 다각형의 플레이트 형태도 돌출될 수 있다.

예를 들어, 헤드부(731)는 육각형 플레이트 형상으로 제공될 수 있으며, 이 외에도 사각형, 팔각형 등과 같은 다양한 다각형 플레이트 형상으로 제공될 수 있다.

도 13을 참조하면, 헤드부(731)가 설정된 회전 방향(R1)을 따라 회전하게 되면, 나사부(733)는 외부커버(20)의 나사 홀(21)을 따라 나사 체결되어 W1 방향으로 설정 거리 이동할 수 있다.

이와 반대 방향으로 헤드부(731)가 회전하게 되면, 나사부(733)는 외부커버(20)의 나사 홀(21)에서 나사 체결이 해제되며 W1의 반대 방향으로 설정 거리 이동할 수 있다.

만일 W1 방향으로 나사부(733)가 이동하게 되면, 나사부(733)에 장착된 디스크형 마그넷(61)이 엔코더 센서(63)를 향해 근접 이동하게 되고, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리(L1)가 감소되도록 조절될 수 있다.

반대의 경우, W1 반대 방향으로 나사부(733)가 이동하게 되면, 나사부(733)에 장착된 디스크형 마그넷(61)이 엔코더 센서(63)에서 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 그 결과 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리(L1)가 증가되도록 조절될 수 있다.

만일, W1 반대 방향으로 나사부(733)가 계속 이동할 경우, 나사부(733)가 외부커버(20)에서 나사 체결이 해제되어 체결부(70)가 완전히 분리될 수 있다. 이와 같이, 체결부(70)만이 외부커버(20)에서 분리된 상태에서는 디스크형 마그넷(61)의 교체 작업이 가능해질 수 있다(도 14 참조).

만일, 차폐부(70)가 외부커버(20)에 나사 체결되는 구조가 아니라 외부커버(20)의 외측에 일체형으로 고정될 경우, 디스크형 마그넷(61)의 교체를 위해서는 외부커버(20)를 전부 해체하는 복잡한 작업이 요구된다.

본 발명의 실시예에 따르면 차폐부(70)가 외부커버(20)에 나사 체결 방식으로 착탈되는 구조를 가짐으로써, 차폐부(70)를 외부커버(20)에서 간단히 해체시켜 디스크형 마그넷(61)을 손쉽게 교체할 수 있다.

도 11 내지 도 13을 참조하여, 디스크형 마그넷(61)이 마그넷 하우징(73)에 교체 장착되기 위한 체결부(70)의 구조에 관하여 구체적으로 설명한다.

나사부(733)는 원형 단면의 홈(731)을 구비한다. 나사부(733)에 구비된 홈(734)은 샤프트(40)의 축 방향으로 함몰된 원형 단면의 홈으로서, 샤프트(40)의 단면 중심과 동일한 중심을 갖는 원형 단면의 홈일 수 있다.

디스크형 마그넷(61)은 나사부(733)에 구비된 홈(734)에 삽입되어 고정될 수 있다.

예를 들어, 나사부(733)는 샤프트(40)의 축 방향으로 함몰된 원형 단면의 홈(734)을 구비하는데, 원형 단면의 홈(734)은 제1 홈(7341)과 제2 홈(7342)를 포함한다.

제1 홈(7341)은 나사부(733)의 돌출 방향 전단에 위치한다.

제2 홈(7342)는 나사부(733)의 돌출 방향 후단에 위치하며, 제1 홈(7341)과 동일 중심을 이루어 제1 홈(7341)보다 단면이 축소된 형상을 가진다.

디스크형 마그넷(61)은 제2 홈(7342)에 삽입되며, 제2 홈(7342)의 내부에서 필요에 따라 착탈 될 수 있도록 결합된다.

엔코더 기판(65)과 엔코더 센서(63)는 제1 홈(7341)의 내측으로 수용될 수 있다. 엔코더 센서(63)가 제1 홈(7341)의 내측에 수용됨으로써, 엔코더 센서(63)는 제2 홈(7342)에 삽입된 디스크형 마그넷(61)과 적정 거리(L1)를 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

이에 따라, 제1 홈(7341)은 엔코더 센서(63)의 외경(즉, 바깥 지름)보다 더 큰 내경(즉, 안쪽 지름) 사이즈를 가지며, 바람직하게는 제1 홈(7341)은 엔코더 기판(65)의 외경보다 더 큰 내경 사이즈를 가질 수 있다.

또한, 제2 홈(7342)는 디스크형 마그넷(61)의 외경에 대응하는 내경 사이즈를 가진다.

다시 말해, 제2 홈(7342)에서는, 디스크형 마그넷(61)의 삽입 시 디스크형 마그넷(61)의 측면과 제2 홈(7342)의 내벽 사이에 소정의 크기의 틈새(7343)가 형성될 수 있어야 한다.

만일, 제2 홈(7342)에 삽입된 디스크형 마그넷(61)이 파손 또는 성능 저하로 인해 교체될 필요성이 있을 때, 틈새(7343)를 이용하여 제2 홈(7342)에 삽입된 디스크형 마그넷(61)의 분리 작업이 쉬워질 수 있다.

도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터의 디스크형 마그넷을 교체하기 위해 외부커버에서 차폐부를 분리시킨 모습을 보여주는 분해사시도이다.

도 14를 참조하면, 디스크형 마그넷(61)의 장시간 사용시 디스크형 마그넷(61)의 성능 저하로 인해 신품의 디스크형 마그넷(61)으로 교체할 필요성이 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따르면 디스크형 마그넷(61)의 교체를 위해 외부커버(20)를 전체적으로 해체하는 복잡한 작업 과정을 거칠 필요가 없다.

다시 말해 본 발명의 실시예에 따르면 외부커버(20)에 나사 체결된 차폐부(70)를 간단히 회전 조작하여 외부커버(20)에서 분리시킨다.

이어서, 마그넷 하우징(73)의 나사부(733)에 장착된 디스크형 마그넷(61)을 간단히 분리시켜 신품으로 신속하게 교체할 수 있다.

이로써, 디스크형 마그넷(61)의 교체 작업이 간단해지며, 작업 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 인휠모터(1)의 회전수와 속도를 감지하여 인휠모터(1)의 제어에 사용되는 자기식 엔코더(60)의 성능을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 간의 거리 조절 기능이 제공된다.

엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리에 따라 자속의 값이 조절된다.

인휠모터(1)의 사용환경의 온도에 따라 엔코더 센서(63)가 인식할 수 있는 자속밀도 범위가 정해지는데, 온도 조건에 때문에 자기식 엔코더(70)의 센싱 기능에 문제가 있을 수 있다. 이 경우, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리를 손쉽게 조절하여 정상적인 작동이 될 수 있도록 보정할 수 있다.

또한, 인휠모터(1)의 조립공차로 인해 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리가 정확하게 유지되지 않을 수 있다. 이 경우에도, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리를 손쉽게 조절하여 적정 거리를 유지할 수 있다.

또한, 인휠모터(1)의 장시간 사용시 디스크형 마그넷(61)의 성능이 저하될 수 있는데, 이로 인해 자기식 엔코더(70)의 센싱 기능에 문제가 있을 수 있다. 이 경우에도, 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리를 조절함으로써 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 자속의 값을 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리를 조절을 위해, 기본적으로 체결부(70)의 회전 조작 방식에 따른다. 이에 더하여, 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40) 사이의 나사 체결 구조를 이용할 수 있는데, 엔코더 하우징(67)과 샤프트(40) 사이의 나사 체결 길이를 조절하여 엔코더 센서(63)와 디스크형 마그넷(61) 사이의 거리를 조절할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 디스크형 마그넷(61)의 교체 작업이 간단한 장점이 있다. 이에 따라, 디스크형 마그넷(61)의 파손 또는 감자로 인한 성능 저하 시 신품의 디스크형 마그넷(61)을 신속하게 교체하여 이용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 외부커버(20)를 전체적으로 해체하지 않고서, 차폐부(70)만을 부분 해체한 다음, 디스크형 마그넷(61)을 신속하게 교체할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 인휠모터
10: 림
18,19: 볼트 체결홀
20, 30: 커버
20: 외부커버
21: 나사 홀
23: 외부 면
231: 오링 수용홈
28: 볼트 체결홀
30: 내부커버
38: 볼트 체결홀
40: 샤프트
41: 중공
411: 나사 홀
50: 모터 어셈블리
51: 고정자
52: 코어
53: 회전자
54: 제1 인슐레이터
55: 제2 인슐레이터
56: 홀 센서
60: 자기식 엔코더
61: 디스크형 마그넷
63: 엔코더 센서
65: 엔코더 기판
651: 결합 홀
67: 엔코더 하우징
671: 나사 삽입부
673: 연결부
675: 돌기부
6751: 제1 돌기부
6752: 제2 돌기부
70: 차폐부
71: 차폐 플레이트
73: 마그넷 하우징
731: 헤드부
732: 원형 홈
733: 나사부
734: 홈
7341: 제1 홈
7342: 제2 홈
7343: 틈새
80: 오링
91: 제1 베어링
93: 제2 베어링

Claims

양측이 개방된 원형의 림;
상기 림의 양측 개방 부위를 덮도록 상기 림에 결합되며, 상기 림의 내부를 밀폐시키는 커버;
상기 림의 중심에서 축 방향으로 배치되는 샤프트;
상기 샤프트를 감싸 고정되는 고정자와,
상기 고정자를 둘러싸도록 배치되며 상기 샤프트를 중심으로 회전하는 회전자를 포함하며, 상기 림의 내부에 구비되어 상기 림에 회전력을 제공하는 모터 어셈블리;
상기 커버와 함께 회전하도록 상기 커버에 연결되는 디스크형 마그넷과,
상기 샤프트와 상기 커버 사이에서 상기 샤프트에 축 방향으로 연결되어 상기 디스크형 마그넷과 마주보도록 배치되며, 상기 디스크형 마그넷의 자속 변화를 감지하는 엔코더 센서를 포함하는 자기식 엔코더; 및
상기 커버에 나사 체결되고, 상기 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되며, 상기 엔코더 센서와 상기 디스크형 마그넷 간의 거리 조절이 가능한 차폐부;
를 포함하는 인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 자기식 엔코더는,
상기 엔코더 센서가 장착되는 엔코더 기판; 및
상기 엔코더 기판에 결합되고, 상기 엔코더 기판을 상기 샤프트에 축 방향으로 연결하는 엔코더 하우징;
을 더 포함하는 인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 자기식 엔코더는,
상기 엔코더 센서가 장착되는 엔코더 기판; 및
상기 엔코더 기판에 결합되고, 상기 엔코더 기판을 상기 샤프트에 축 방향으로 연결하는 엔코더 하우징;
을 더 포함하며,
상기 엔코더 하우징은,
일단부가 상기 샤프트의 중공을 향하여 축 방향으로 소정 길이 삽입되고, 타단부가 상기 엔코더 기판에 결합되는
인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 자기식 엔코더는,
상기 엔코더 센서가 장착되는 엔코더 기판; 및
상기 엔코더 기판에 결합되고, 상기 엔코더 기판을 상기 샤프트에 축 방향으로 연결하는 엔코더 하우징;
을 더 포함하고,
상기 엔코더 하우징은,
상기 샤프트의 중공에 형성된 나사 홀에 체결되어 축 방향으로 삽입되는 나사 삽입부;
상기 나사 삽입부에 연결되며 상기 나사 삽입부보다 외경이 확장된 연결부; 및
상기 연결부에서 상기 샤프트의 외측으로 돌출되는 돌기부;
를 포함하는 인휠모터.
제4항에 있어서,
상기 엔코더 기판은,
상기 돌기부가 관통하여 삽입되는 결합 홀을 구비하는
인휠모터.
제5항에 있어서,
상기 돌기부는,
상기 연결부에서 돌출되는 제1 돌기부; 및
상기 제1 돌기부에서 돌출되며 상기 제1 돌기부보다 작은 직경을 갖는 제2 돌기부;
를 포함하고,
상기 결합 홀은,
상기 제2 돌기부에 대응하는 크기 및 형상을 가지며 상기 제2 돌기부만이 관통하여 삽입되는
인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 커버는,
상기 림의 외측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되며, 상기 샤프트의 축 방향으로 관통되는 나사 홀을 구비하는 외부커버; 및
상기 림의 내측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되는 내부커버;
를 포함하고,
상기 차폐부는,
상기 나사 홀에 체결 또는 해제되어 상기 외부커버에 착탈 가능하게 결합되는
인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 커버는,
상기 림의 외측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되며, 상기 샤프트의 축 방향으로 관통되는 나사 홀을 구비하는 외부커버; 및
상기 림의 내측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되는 내부커버;
를 포함하고,
상기 차폐부는,
상기 디스크형 마그넷과 간격을 두고 위치하도록 상기 외부커버의 외측에 배치되는 차폐 플레이트; 및
상기 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되며 상기 나사 홀에 체결되는 나사부와,
상기 나사부와 연결되고 상기 외부커버의 외부 면보다 외측으로 더 돌출되도록 형성되는 헤드부를 포함하는 마그넷 하우징;
을 포함하는 인휠모터.
제8항에 있어서,
상기 차폐 플레이트는,
상기 헤드부의 외부 면에 형성된 원형 홈에 삽입되어 상기 헤드부에 결합되는
인휠모터.
제8항에 있어서,
상기 차폐 플레이트는,
자성체로 이루어지는
인휠모터.
제8항에 있어서,
상기 마그넷 하우징은,
비자성체로 이루어지는
인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 커버는,
상기 림의 외측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되며, 상기 샤프트의 축 방향으로 관통되는 나사 홀을 구비하는 외부커버; 및
상기 림의 내측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되는 내부커버;
를 포함하고,
상기 차폐부는,
상기 디스크형 마그넷과 간격을 두고 위치하도록 상기 외부커버의 외측에 배치되는 차폐 플레이트; 및
상기 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되며, 상기 나사 홀에 체결되는 나사부와,
상기 나사부와 연결되고 상기 외부커버의 외부 면보다 외측으로 더 돌출되도록 형성되는 헤드부를 포함하는 마그넷 하우징;
을 포함하며,
상기 나사부는,
상기 샤프트의 축 방향으로 함몰된 원형 단면의 홈을 구비하고, 상기 홈의 내부에 상기 디스크형 마그넷이 삽입되는
인휠모터.
제12항에 있어서,
상기 홈은,
상기 나사부의 돌출 방향 전단에 위치하는 제1 홈; 및
상기 나사부의 돌출 방향 후단에 위치하며, 상기 제1 홈과 동일 중심을 이루어 상기 제1 홈보다 축소된 형상을 갖는 제2 홈;
을 포함하고,
상기 디스크형 마그넷은,
상기 제2 홈에 착탈 가능하게 결합되는
을 포함하는 인휠모터.
제12항에 있어서,
상기 홈은,
상기 나사부의 돌출 방향 전단에 위치하는 제1 홈; 및
상기 나사부의 돌출 방향 후단에 위치하며, 상기 제1 홈과 동일 중심을 이루어 상기 제1 홈보다 축소된 형상을 갖는 제2 홈;
을 포함하고,
상기 제1 홈은,
상기 엔코더 기판의 외경보다 큰 내경 사이즈를 갖는
인휠모터.
제12항에 있어서,
상기 홈은,
상기 나사부의 돌출 방향 전단에 위치하는 제1 홈; 및
상기 나사부의 돌출 방향 후단에 위치하며, 상기 제1 홈과 동일 중심을 이루어 상기 제1 홈보다 축소된 형상을 갖는 제2 홈;
을 포함하고,
상기 제2 홈은,
상기 디스크형 마그넷의 외경에 대응하는 내경 사이즈를 갖는,
인휠모터.
제12항에 있어서,
상기 홈은,
상기 나사부의 돌출 방향 전단에 위치하는 제1 홈; 및
상기 나사부의 돌출 방향 후단에 위치하며, 상기 제1 홈과 동일 중심을 이루어 상기 제1 홈보다 축소된 형상을 갖는 제2 홈;
을 포함하고,
상기 제2 홈은,
상기 디스크형 마그넷의 삽입 시 상기 디스크형 마그넷의 측면과 상기 제2 홈의 내벽 사이에 형성되는 틈새를 갖는
인휠모터.
제12항에 있어서,
상기 엔코더 센서와 상기 디스크형 마그넷 간의 거리는,
상기 나사부가 상기 나사 홀에 체결된 상태에서 축 방향으로 이동하는 거리에 따라 조절되는
인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 커버는,
상기 림의 외측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되며, 상기 샤프트의 축 방향으로 관통되는 나사 홀을 구비하는 외부커버; 및
상기 림의 내측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되는 내부커버;
를 포함하고,
상기 외부커버의 외부 면과, 상기 차폐부 간의 접촉 부위에는 오링이 더 구비되고,
상기 오링은, 상기 차폐부가 접촉하는 상기 외부커버의 외부 면에 형성된 오링 수용홈에 삽입 고정되는
인휠모터.
양측이 개방된 원형의 림;
상기 림의 양측 개방 부위를 덮도록 상기 림에 결합되며, 상기 림의 내부를 밀폐시키는 커버;
상기 림의 중심에서 축 방향으로 배치되는 샤프트;
상기 샤프트를 감싸 고정되는 고정자와,
상기 고정자를 둘러싸도록 배치되며 상기 샤프트를 중심으로 회전하는 회전자를 포함하며, 상기 림의 내부에 구비되어 상기 림에 회전력을 제공하는 모터 어셈블리; 및
상기 커버와 함께 회전하도록 상기 커버와 연결되는 디스크형 마그넷과,
상기 샤프트와 상기 커버 사이에서 상기 샤프트에 축 방향으로 연결되어 상기 디스크형 마그넷과 대면하도록 배치되며, 상기 디스크형 마그넷의 자속 변화를 감지하는 엔코더 센서를 포함하는 자기식 엔코더;
를 포함하고,
상기 엔코더 센서와 상기 디스크형 마그넷 간의 거리 조절이 가능한
인휠모터.
제19항에 있어서,
상기 커버에 나사 체결되고 상기 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되는 차폐부;
를 더 포함하는 인휠모터.
제20항에 있어서,
상기 커버는,
상기 림의 외측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되며, 상기 샤프트의 축 방향으로 관통되는 나사 홀을 구비하는 외부커버; 및
상기 림의 내측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되는 내부커버;
를 포함하고,
상기 차폐부는,
상기 나사 홀에 체결 또는 해제되어 상기 외부커버에 착탈 가능하게 결합되는
인휠모터.
제20항에 있어서,
상기 커버는,
상기 림의 외측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되며, 상기 샤프트의 축 방향으로 관통되는 나사 홀을 구비하는 외부커버; 및
상기 림의 내측 개방 부위를 덮어 상기 림에 착탈 결합되는 내부커버;
를 포함하고,
상기 차폐부는,
상기 디스크형 마그넷과 간격을 두고 위치하도록 상기 외부커버의 외측에 배치되는 차폐 플레이트; 및
상기 디스크형 마그넷이 교체 가능하게 장착되며 상기 나사 홀에 체결되는 나사부와,
상기 나사부와 연결되고 상기 외부커버의 외부 면보다 외측으로 더 돌출되도록 형성되는 헤드부를 포함하는 마그넷 하우징;
을 포함하는 인휠모터.
제22항에 있어서,
상기 나사부는,
상기 샤프트의 축 방향으로 함몰된 원형 단면의 홈을 구비하고, 상기 홈의 내부에 상기 디스크형 마그넷이 삽입되며,
상기 엔코더 센서와 상기 디스크형 마그넷 간의 거리는,
상기 나사부가 상기 나사 홀에 체결된 상태에서 축 방향으로 이동하는 거리에 따라 조절되는
인휠모터.
제22항에 있어서,
상기 홈은,
상기 나사부의 돌출 방향 전단에 위치하는 제1 홈; 및
상기 나사부의 돌출 방향 후단에 위치하며, 상기 제1 홈과 동일 중심을 이루어 상기 제1 홈보다 축소된 형상을 갖는 제2 홈;
을 포함하고,
상기 디스크형 마그넷은,
상기 제2 홈에 착탈 가능하게 결합되는
을 포함하는 인휠모터.
제24항에 있어서,
상기 제2 홈은,
상기 디스크형 마그넷의 삽입 시 상기 디스크형 마그넷의 측면과 상기 제2 홈의 내벽 사이에 형성되는 틈새를 갖는
인휠모터.