KR102552572B1 - 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치 - Google Patents

자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치 Download PDF

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윤근영
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Abstract

본 발명은 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치에 관한 것으로서, 차량의 바퀴에 회전력을 전달할 수 있도록 해당 바퀴에 설치되며, 내부에 내부공간이 마련된 회전자와, 상기 바퀴의 회전중심을 중심으로 원주방향을 따라 상기 회전자의 내벽면에 배열되며, 소정의 자력을 갖는 다수의 자석부재가 마련된 자석유닛과, 상기 내부공간에 인입되도록 상기 차량에 설치되는 고정자와, 복수의 권선코일이 상기 바퀴의 회전중심을 기준으로 원주방향을 따라 상기 고정자에 배열되어 형성된 코일부와, 상기 차량의 속도에 따라 상기 자석유닛에 의해 발생되는 자속량을 조절하는 자속 조절부를 구비한다.
본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치는 차량의 속도에 따라 자석부재에 의해 발생되는 자속량을 조절하므로 영구자석의 사용량을 줄이면서도 모터의 출력을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
본 과제(결과물)는 2021년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과이다.(2021RIS-002)

Description

자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치{In-wheel motor assembly with variable magnetic flux}
본 발명은 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 속도에 따라 자석유닛에 의해 발생되는 자속량을 조절할 수 있는 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치에 관한 것이다.
화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진을 구비하는 종래의 차량으 대안으로서 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 전기 차량 등이 부각되고 있다. 하이브리드 차량은 내연기관 엔진에서 발생되는 동력 및 전기 모터에서 발생되는 동력을 함께 사용하는 반면, 전기 차량은 베터리의 전기에너지로 구동되는 전기 모터에서 발생되는 동력만을 사용하며, 연료전지 차량은 수소로부터 만들어 낸 전기에너지로 구동되는 전기모터에서 발생되는 동력만을 사용하는 차량이다.
인휠 시스템(In-wheel system)은 인휠모터를 사용하는 것으로서, 모터가 엔진 등이 아닌 차륜의 휠 안으로 장착되어 구동력을 직접적으로 각 휠에서 제어하는 시스템으로, 하이브리드 차량, 연료전지 차량 및 전기 차량과 같이 전기 모터를 휠의 구동원으로 사용하는 차량에 사용된다. 특히 인휠 시스템은 인휠 구동장치 형태로 제작될 수 있다.
그러나, 차량의 무게 및 탑승자의 수에 따라 큰 토크를 요구하기 때문에 비교적 많은 양의 영구자석이 요구된다. 또한, 차량이 고속으로 운행하는 경우, 영구자석의 자속량이 적을 수록 고속으로 제어하기 용이하나 종래의 인휠 모터는 초기에 세팅된 영구자석에 의해 자속량을 조정하기 어려운 단점이 있다.
등록특허공보 제10-2275770호: 인휠모터
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 영구자석의 사용량은 줄이면서 차량의 속도에 따라 영구자석의 자속량을 조절할 수 있는 인휠모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인휠모터는 차량의 바퀴에 회전력을 전달할 수 있도록 해당 바퀴에 설치되며, 내부에 내부공간이 마련된 회전자와, 상기 바퀴의 회전중심을 중심으로 원주방향을 따라 상기 회전자의 내벽면에 배열되며, 소정의 자력을 갖는 다수의 자석부재가 마련된 자석유닛과, 상기 내부공간에 인입되도록 상기 차량에 설치되는 고정자와, 복수의 권선코일이 상기 바퀴의 회전중심을 기준으로 원주방향을 따라 상기 고정자에 배열되어 형성된 코일부와, 상기 차량의 속도에 따라 상기 자석유닛에 의해 발생되는 자속량을 조절하는 자속 조절부를 구비한다.
상기 자속 조절부는 상기 차량의 속도가 증가할수록 상기 자석유닛에 의해 발생되는 자속량이 감소시킨다.
상기 고정자는 상기 바퀴의 회전중심선의 길이방향을 따라 이동가능하게 상기 회전자에 설치되고, 상기 자속 조절부는 상기 차량의 속도에 따라 상기 자석유닛에 대한 상기 고정자의 위치가 변경되도록 상기 고정자를 이동시킬 수 있다.
상기 자속 조절부는 상기 차량의 속도를 측정할 수 있는 속도측정부재와, 상기 고정자에 설치되어 상기 고정자를 상기 바퀴의 회전중심선의 길이방향을 따라 이동시키는 이동유닛과, 상기 속도측정부재에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 차량의 속도가 기설정된 기준 속도 이상이면 상기 자석유닛에 의해 발생되는 자속량이 감소하도록 상기 자석유닛에 대한 고정자의 위치가 변경되게 상기 이동유닛을 제어하는 제어부를 구비한다.
상기 제어부는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상이면 상기 자석부재에 대향되는 상기 고정자의 측면의 면적이 감소하도록 상기 이동유닛을 제어한다.
상기 고정자는 외주면에 원주방향을 따라 배열되며, 상기 권선코일이 장착되는 다수의 코일 장착 치가 형성되고, 상기 제어부는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 미만일 경우, 상기 회전자에 대향되는 상기 코일 장착 치의 측면 전체가 상기 자석부재에 대향되는 영역에 내에 위치되도록 상기 고정자가 세팅되고, 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상일 경우, 상기 회전자에 대향되는 상기 코일 장착 치의 측면 중 일부분이 상기 자석부재에 대향되는 영역에서 벗어나게 상기 고정자가 세팅되도록 상기 이동유닛을 제어할 수 있다.
상기 자석부재는 상기 바퀴의 회전중심선의 길이방향을 따라 소정길이 연장형성되고, 상기 코일 장착 치는 상기 바퀴의 회전중심선의 길이방향을 따라 상기 자석부재의 길이에 대응되는 길이만큼 연장형성된다.
한편, 본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치는 상기 회전자가 회전시 상기 코일부 또는 고정자를 방열시키는 방열부를 더 구비할 수 있다.
상기 방열부는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 미만이면 상기 코일부 측으로 내부공기가 송풍되되, 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상이면 상기 코일부를 제외한 상기 고정자의 측면으로 내부공기가 유동되도록 상기 회전자의 내부공기를 강제 송풍시킨다.
상기 방열부는 상기 바퀴의 회전에 의해 상기 회전자 내부 공기를 강제송풍시킬 수 있도록 상기 회전자의 내벽면에 형성되고, 상기 권선코일은 상기 회전자에 대향되는 상기 코일 장착 치의 측면이 상기 내부공간 내에 노출될 수 있도록 상기 코일 장착 치에 설치되어 있다.
상기 방열부는 상기 자석부재에 대해 상기 고정자의 이동 방향을 따라 이격된 위치의 상기 회전자 내벽면에 돌출되며, 원주방향을 따라 상호 이격되게 형성된 다수의 송풍깃을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치는 차량의 속도에 따라 자석부재에 의해 발생되는 자속량을 조절하므로 영구자석의 사용량을 줄이면서도 모터의 출력을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치가 설치된 휠에 대한 부분 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치에 대한 부분 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치의 자속 조절부에 대한 블럭도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치의 고정자에 대한 작동 상태도이고,
도 6은 본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치의 회전자에 대한 부분 사시도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치의 고정자에 대한 부분 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인휠모터에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 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 부가 가능성을 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 6에는 본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치(100)는 차량의 바퀴(10)에 회전력을 전달할 수 있도록 해당 바퀴(10)에 설치되며, 내부에 내부공간이 마련된 회전자(110)와, 상기 바퀴(10)의 회전중심을 중심으로 원주방향을 따라 상기 회전자(110)의 내벽면에 배열되며, 소정의 자력을 갖는 다수의 자석부재(121)가 마련된 자석유닛(120)과, 상기 내부공간에 인입되도록 상기 차량에 설치되는 고정자(130)와, 복수의 권선코일(141)이 상기 바퀴(10)의 회전중심을 기준으로 원주방향을 따라 상기 고정자(130)에 배열되어 형성된 코일부(140)와, 상기 차량의 속도에 따라 상기 자석유닛(120)에 의해 발생되는 자속량을 조절하는 자속 조절부(150)를 구비한다. 상기 바퀴(10)는 내부에 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치(100)가 설치될 수 있는 공간이 마련되며, 본체에 회전가능하게 지지되는 림(11)과, 상기 림(11)의 외주면을 감싸도록 형성된 타이어(12)를 구비한다.
여기서, 차량은 운전자가 탑승하는 탑승공간이 마련된 본체와, 본체의 전후방에 각각 회전가능하게 설치된 다수의 바퀴(10)와, 운전자의 조작에 의해 차량의 주행방향을 조절하는 조향장치와, 해당 바퀴(10)들을 제동할 수 있는 제동장치를 구비한다. 상기 차량은 운전자가 탑승하여 주행할 수 있는 종래에 일반적인 운송수단이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 회전자(110)는 바퀴(10)와 함께 회전할 수 있도록 상기 림(11)의 내벽면에 고정되며, 내부에 내부공간이 마련된 원통형으로 형성된다. 한편, 회전자(110)의 내부공간에는 고정자(130)가 설치되기 위한 고정축(13)이 설치된다. 상기 고정축(13)은 도면에 도시되진 않았지만, 내부공간으로 인입되게 차량의 본체에 설치된다. 이때, 고정축(13)은 차량의 림(11)이 회전가능하게 지지될 수 있다.
자석유닛(120)은 회전자(110)의 내벽면에 원주방향을 따라 배열된 다수의 자석부재(121)를 구비한다. 상기 자석부재(121)는 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성되며, 회전자(110)의 내벽면의 곡률에 대응되게 만곡되게 형성된다. 또한, 해당 자석부재(121)는 바퀴(10)의 회전중심선의 길이방향을 따라 소정길이 연장형성된다. 상기 자석부재(121)들은 페라이트 계열 또는 희토류 계열의 영구자석으로 이루어질 수 있다.
고정자(130)는 회전자(110)의 내부공간 내에 인입되며, 고정자(130)에, 바퀴(10)의 회전중심선의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치된다. 이때, 고정자(130)는 고정축(13)에 대해 상대회전이 불가하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 고정자(130)는 외주면에 권선코일(141)이 장착될 수 있도록 다수의 코일 장착 치(131)가 형성되어 있다. 해당 코일 장착 치(131)는 자석부재(121) 측으로 돌출되며, 상기 바퀴(10)의 회전중심선의 길이방향을 따라 상기 자석부재(121)의 길이에 대응되는 길이만큼 연장형성되어 있다.
코일부(140)는 회전자계를 형성할 수 있도록 고정자(130)의 코일 장착 치(131)들에 각각 장착된 다수의 권선코일(141)을 구비한다. 상기 권선코일(141)은 해당 코일 장착 치(131)에 복수회 감겨 장착된다. 전력공급부에서 코일부(140)의 권선코일(141)들에 전력이 공급되면, 권선코일(141)과 자석부재(121)의 상호 작용에 의해 회전력이 발생되고, 해당 회전력에 의해 회전자(110)가 회전하여 바퀴(10)에 회전력이 전달된다. 해당 전력공급부는 도면에 도시되진 않았지만, 차량에 마련된 배터리에 연결되어 배터리에 충전된 전력을 코일부(140)의 권선코일(141)들에 공급하는 것으로서, 종래에 일반적으로 사용되는 차량용 전력공급수단이므로 상세한 설명은 생략한다.
이때, 권선코일(141)은 상기 회전자(110)에 대향되는 상기 코일 장착 치(131)의 측면이 상기 내부공간 내에 노출될 수 있도록 상기 코일 장착 치(131)에 설치되는 것이 바람직하다.
자속 조절부(150)는 상기 차량의 속도가 증가할수록 상기 자석유닛(120)에 의해 발생되는 자속량이 감소시키는 것으로서, 상기 차량의 속도에 따라 상기 자석유닛(120)에 대한 상기 고정자(130)의 위치가 변경되도록 상기 고정자(130)를 이동시킨다. 여기서, 자속 조절부(150)는 속도측정부재(151), 이동유닛(152) 및 제어부(153)를 구비한다.
상기 속도측정부재(151)는 차량의 속도를 측정하는 것으로서, 차량에 마련된 온보드 진단기(OBD:On Board Diagnostics)(14)에 연결되어 해당 차량의 속도에 대한 정보를 수집한다. 상기 온보드 진단기(14)는 차량에 미리 구비되어 있는 차량 내부 센서로서, 예컨대, 엔진의 시동 여부, 속도 센서, 가속도 센서, 도어 개폐센서, 급정차 감지 센서, 브레이크 페달 조작 감지 센서 등을 통해서 차량)의 감속도 및 감가속도를 포함한 차량 내 모든 주행정보를 감지할 뿐 아니라, 운행시간, 운행거리, 사고감지, 일정 운전 기간 중의 시간 및 거리, 급가속 및 급제동의 여부 등의 정보나 냉각수, 브레이크 오일, 엔진 오일, 엔진의 RPM, 진동, 소리, 타이어(12) 공기압, 차량의 가속도, 감가속도, 평균속도, ABS 및 에어백 등 안전 장비 이상 유무, 배터리 전압 등을 수집할 수 있는 장치일 수 있다. 해당 속도측정부재(151)는 수집된 속도 정보를 제어부(153)에 전달한다.
이동유닛(152)은 차량의 본체 또는 고정축(13)에 설치되어 해당 고정자(130)를 바퀴(10)의 회전중심선의 길이방향을 따라 이동시키는 것으로서, 유압 실린더 또는 스크류 잭 등과 같은 액츄에이터가 적용된다. 한편, 이동유닛(152)은 이에 한정하는 것이 아니라 고정자(130)를 이동시킬 수 있는 이동장치이면 무엇이든 적용가능하다.
제어부(153)는 상기 속도측정부재(151)에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 차량의 속도가 기설정된 기준 속도 이상이면 상기 자석유닛(120)에 의해 발생되는 자속량이 감소하도록 상기 자석유닛(120)에 대한 고정자(130)의 위치가 변경되게 상기 이동유닛(152)을 제어한다. 일반적으로 자석부재(121)에 대향되는 고정자(130)의 면적이 감소할수록 자속량이 감소되는데, 제어부(153)는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상이면 상기 자석부재(121)에 대향되는 상기 고정자(130)의 측면의 면적이 감소하도록 상기 이동유닛(152)을 제어한다. 여기서, 기준 속도는 차량의 크기, 종류 등에 따라 전문가에 의해 임의로 설정될 수 있다.
일반적으로 전기 차량의 구동용 모터의 토크는 코일부(140)와 자석부재(121)에서 나오는 자속이 쇄교해서 발생된 전자기적인 힘이다. 모터의 출력은 토크와 속도의 곱으로 정의되며,(P=T*ω), 토크가 작아지면 속도가 빨라진다. 모터의 토크는 하기의 수학식 1에 의해 정의된다.
Figure 112022015563323-pat00001
여기서, T는 모터의 발생 토크이고, ω는 모터의 회전 속도이고, E는 모터의 구동시 단자에 유기되는 역기전력이고, Iα는 상전류이고, T*ω는 모터의 기계적인 출력이고, E·Iα는 모터의 기계적인 출력에 상응하는 전기력 출력이다. 그리고, P는 모터의 극수이고, Z는 모터의 도체 수이고, α는 병렬회로수이고, Φ는 자속이다.
따라서, 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치(100)는 차량이 저속주행할 경우, 토크가 커야하므로 비교적 큰 자속량이 요구되고, 차량이 고속 주행할 경우, 속도가 높아져야 하므로 비교적 낮은 자속량이 요구된다. 제어부(153)는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 미만일 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 회전자(110)에 대향되는 상기 코일 장착 치(131)의 측면 전체가 상기 자석부재(121)에 대향되는 영역에 내에 위치되도록 상기 고정자(130)가 세팅되게 상기 이동유닛(152)을 제어한다. 고정자(130)의 측면 전체가 자석부재(121)에 대향되므로 코일부(140) 및 자석유닛(120)에 의해 발생되는 자속량이 비교적 커고, 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치(100)에서 비교적 큰 토크가 출력된다.
한편, 제어부(153)는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상일 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 회전자(110)에 대향되는 상기 코일 장착 치(131)의 측면 중 일부분이 상기 자석부재(121)에 대향되는 영역에서 벗어나게 상기 고정자(130)가 세팅되도록 상기 이동유닛(152)을 제어한다. 이때, 자석부재(121)에 대향되는 고정자(130)의 측면이 감소한 만큼 코일부(140) 및 자석유닛(120)에 의해 발생되는 자속량이 감소하고, 회전자(110)가 보다 고속으로 회전될 수 있다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치(100)는 차량의 속도에 따라 자석부재(121)에 의해 발생되는 자속량을 조절하므로 영구자석의 사용량을 줄이면서도 모터의 출력을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치(100)는 상기 회전자(110)가 회전시 상기 코일부(140) 또는 고정자(130)를 방열시키는 방열부(160)를 더 구비할 수 있다. 상기 방열부(160)는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 미만이면 상기 코일부(140) 측으로 내부공기가 송풍되되, 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상이면 상기 코일부(140)를 제외한 상기 고정자(130)의 측면으로 내부공기가 유동되도록 상기 회전자(110)의 내부공기를 강제 송풍시키는 것으로서, 다수의 송풍깃(161)을 구비한다.
상기 송풍깃(161)은 상기 자석부재(121)에 대해 상기 고정자(130)의 이동 방향을 따라 이격된 위치의 상기 회전자(110) 내벽면에 돌출형성된다. 여기서, 송풍깃(161)은 회전자(110)의 내벽면에 대한 자석부재(121)의 돌출길이에 대응되는 길이만큼 회전자(110)의 내벽면에 돌출되는 것이 바람직하다. 또한, 송풍깃(161)은 다수개가 원주방향을 따라 상호 이격되게 회전자(110)의 내벽면에 형성되어 있다.
회전자(110)가 회전하면, 다수의 송풍깃(161)에 의해 방열부(160)는 주위 공기를 상기 고정자(130) 측으로 강제송풍시킨다. 이때, 차량의 속도가 기준 속도 미만일 경우, 코일 장착 치(131)의 측면 전체가 자석부재(121)에 대향되는 위치에 고정자(130)가 세팅되므로 송풍깃(161)은 코일 장착 치(131)에 장착된 권선코일(141)에 대향되게 위치하고, 송풍깃(161)들에 의해 송풍되는 공기는 권선코일(141) 측으로 제공된다. 권선코일(141)의 온도가 상승되면 저항이 커져서 동손(Copper loss)가 증대되는데, 방열부(160)에 의해 송풍된 공기에 의해 권선코일(141)이 냉각되므로 동손이 증대되는 것이 방지되어 열손실을 저감시킬 수 있다.
또한, 차량의 속도가 기준 속도 이상일 경우, 코일 장치 치의 측면 중 일부분이 자석부재(121)에 대향되는 영역에서 벗어나도록 고정자(130)가 이동되는데, 이때, 송풍깃(161)은 고정자(130) 즉, 코일 장착 치(131)에 대향되게 위치되고, 송풍깃(161)들에 의해 송풍되는 공기는 고정자(130) 측으로 제공된다. 회전자(110)가 고속으로 회전되면, 전자기적 손실(철손)에 의해 고정자(130)의 온도가 상승되어 모터의 효율이 감소하는데, 방열부(160)에 의해 송풍된 공기에 의해 고정자(130)가 냉각되어 열손실을 저감시킬 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 회전자(110)에 대향되는 코일 장착 치(131)의 측면에, 고정자에 형성된 공극부분에서 쇄교되는 자속을 일정하게 조정하여 토크리플이나 코깅도크 리플을 저감시키기 위해 다수의 인입홈(201)이 형성되어 있다.
이때, 해당 인입홈(201)은 송풍깃(161)들에 의해 송풍되는 공기를 권선코일(141) 측으로 가이드할 수 있도록 상기 인입홈(201)은 코일 장착 치(131)의 측면에 대해 내측으로 소정깊이 인입되며, 고정자(130)의 이동방향에 대응되는 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 여기서, 인입홈(201)은 양단이 코일 장착 치(131)의 양단 가장자리에 도달하여 개방되도록 형성된다. 또한, 인입홈(201)은 다수개가 고정자(130)의 원주방향을 따라 상호 이격되게 배열되어 있다. 상기 인입홈(201)을 통해 공기가 권선코일(141) 측으로 유도되므로 차량이 기준 속도 이상으로 주행하더라도 권선코일(141)을 냉각할 수 있어 열손실을 더욱 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
제시된 실시 예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치
110: 회전자
120: 자석유닛
121: 자석부재
130: 고정자
131: 코일 장착 치
140: 코일부
141: 권선코일
150: 자속 조절부
151: 속도측정부재
152: 이동유닛
153: 제어부
160: 방열부
161: 송풍깃

Claims (11)

  1. 차량의 바퀴에 회전력을 전달할 수 있도록 해당 바퀴에 설치되며, 내부에 내부공간이 마련된 회전자;
    상기 바퀴의 회전중심을 중심으로 원주방향을 따라 상기 회전자의 내벽면에 배열되며, 소정의 자력을 갖는 다수의 자석부재가 마련된 자석유닛;
    상기 내부공간에 인입되도록 상기 차량에 설치되되, 상기 바퀴의 회전중심선의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되며, 외주면에 원주방향을 따라 배열되는 다수의 코일 장착 치가 형성된 고정자;
    복수의 권선코일이 해당 코일 장착 치에 장착되어 상기 바퀴의 회전중심을 기준으로 원주방향을 따라 상기 고정자에 배열되어 형성된 코일부; 및
    상기 자석유닛에 의해 발생되는 자속량을 조절할 수 있도록 상기 차량의 속도에 따라 상기 자석유닛에 대한 상기 고정자의 위치가 변경되도록 상기 고정자를 이동시키는 자속 조절부; 및
    상기 회전자가 회전시 상기 코일부 또는 고정자를 방열시키는 방열부;를 구비하고,
    상기 자속 조절부는 상기 차량의 속도가 기준 속도 미만일 경우, 상기 회전자에 대향되는 상기 코일 장착 치의 측면 전체가 상기 자석부재에 대향되는 영역에 내에 위치되도록 상기 고정자를 세팅시키며, 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상일 경우, 상기 회전자에 대향되는 상기 코일 장착 치의 측면 중 일부분이 상기 자석부재에 대향되는 영역에서 벗어나게 상기 고정자를 이동시키고,
    상기 권선코일은 상기 회전자에 대향되는 상기 코일 장착 치의 측면이 상기 내부공간 내에 노출될 수 있도록 상기 코일 장착 치에 장착되고,
    상기 방열부는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 미만이면 상기 코일부 측으로 내부공기가 송풍되되, 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상이면 상기 코일부를 제외한 상기 고정자의 측면으로 내부공기가 유동되도록 상기 회전자의 내부공기를 강제 송풍시킬 수 있도록 상기 회전자에 형성된 다수의 송풍깃을 구비하고,
    상기 송풍깃들은 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 미만이면 상기 코일 장착 치에 장착된 권선코일에 대향되고, 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상이면 상기 코일 장착 치에 대향될 수 있도록 상기 자석부재에 대해 상기 고정자의 이동 방향을 따라 이격된 위치의 상기 회전자 내벽면에 돌출되며, 원주방향을 따라 상호 이격되게 형성된,
    자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자속 조절부는
    상기 차량의 속도를 측정할 수 있는 속도측정부재;
    상기 고정자에 설치되어 상기 고정자를 상기 바퀴의 회전중심선의 길이방향을 따라 이동시키는 이동유닛; 및
    상기 속도측정부재에서 제공되는 측정 정보를 토대로 상기 차량의 속도가 기설정된 기준 속도 이상이면 상기 자석유닛에 의해 발생되는 자속량이 감소하도록 상기 자석유닛에 대한 고정자의 위치가 변경되게 상기 이동유닛을 제어하는 제어부;를 구비하는,
    자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상이면 상기 자석부재에 대향되는 상기 고정자의 측면의 면적이 감소하도록 상기 이동유닛을 제어하는,
    자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 미만일 경우, 상기 회전자에 대향되는 상기 코일 장착 치의 측면 전체가 상기 자석부재에 대향되는 영역에 내에 위치되도록 상기 고정자가 세팅되고, 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상일 경우, 상기 회전자에 대향되는 상기 코일 장착 치의 측면 중 일부분이 상기 자석부재에 대향되는 영역에서 벗어나게 상기 고정자가 세팅되도록 상기 이동유닛을 제어하는,
    자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자석부재는 상기 바퀴의 회전중심선의 길이방향을 따라 소정길이 연장형성되고,
    상기 코일 장착 치는 상기 바퀴의 회전중심선의 길이방향을 따라 상기 자석부재의 길이에 대응되는 길이만큼 연장형성된,
    자속 가변이 가능한 인휠 모터 기구장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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