KR20090045971A

KR20090045971A - Motor with multi-stage rotor and stator in the axial direction, drive device with its motor

Info

Publication number: KR20090045971A
Application number: KR1020070111844A
Authority: KR
Inventors: 박계정
Original assignee: 박계정
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2009-05-11

Abstract

본 발명은 축 방향으로 회전자 및 고정자를 다단으로 구비한 모터, 및 그 모터를 구비한 구동장치에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 코일을 구비한 코어와 자석을 구비한 요크를 축 방향으로 다단 구비한 모터 및 상기 모터를 구비한 구동장치에 대한 것이다.The present invention relates to a motor having a rotor and a stator in multiple stages in the axial direction, and a drive device having the motor. More specifically, the present invention relates to a motor having a multi-stage in the axial direction with a core having a coil and a yoke having a magnet, and a driving device having the motor.

본 발명의 일측면에 따른 모터는 고정축과, 회전자와, 고정자를 포함한다. 상기 회전자는 회전부를 축방향으로 다단 구비한다. 상기 회전부는 상기 고정축에 회전가능하게 결합된 요커(Yoke)디스크와, 상기 요커디스크의 일면에 원주방향으로 복수개 고정된 자석을 구비한다. 상기 고정자는 고정부를 축방향으로 다단 구비한다. 상기 고정부는 상기 요커디스크에 대향 하도록 상기 고정축에 고정된 코어(Core)디스크와, 상기 자석에 대응하도록 상기 코어디스크의 일면에 원주방향으로 복수개 고정된 코일을 구비한다.The motor according to one aspect of the present invention includes a fixed shaft, a rotor and a stator. The rotor has a multistage in the axial direction. The rotating unit includes a yoke disk rotatably coupled to the fixed shaft, and a plurality of magnets fixed in a circumferential direction on one surface of the yoke disk. The stator includes a plurality of stages in the axial direction. The fixing part includes a core disk fixed to the fixed shaft so as to face the yoke disk, and a plurality of coils fixed in a circumferential direction on one surface of the core disk so as to correspond to the magnet.

본 발명에 의하면 고정자 및 회전자를 축방향으로 다단 구비한 모터를 제공함으로써 모터의 출력을 높일 수 있다. According to the present invention, the output of the motor can be increased by providing a motor having the stator and the rotor in multiple stages in the axial direction.

모터, 전기스쿠터, 전기자동차, 출력, 다단 Motor, electric scooter, electric vehicle, output, multi-stage

Description

Motor with multi-stage rotor and stator in the axial direction, driving device with the motor {MOTOR HAVING ROTORS AND STATORS ACCORDING TO AXIAL AND DRIVING APPARATUS HAVING THE MOTOR}

대기오염 문제로 인한 환경의 영향과 화석연료의 고갈로 인하여 전기모터를 이용한 구동장치가 큰 주목을 받고 있다. 전기자동차의 경우 구동장치는 큰 동력원을 필요로 하지만, 전기스쿠터의 경우 상대적으로 작은 동력원을 필요로 한다. 따라서 전기모터는 전기스쿠터의 구동장치로 상용화되고 있다. 최근에는 전기자동차나 기타 다른 승물의 구동장치로도 전기모터가 사용되고 있다.Due to the environmental impact and the depletion of fossil fuels due to air pollution problems, the drive system using the electric motor is receiving much attention. In the case of electric vehicles, the drive requires a large power source, but in the case of electric scooters, a relatively small power source is required. Therefore, the electric motor is commercialized as a drive of the electric scooter. Recently, electric motors have also been used as driving devices for electric vehicles and other vehicles.

전기자동차나 전기스쿠터 등의 승물 또는 기타 장치의 구동장치로 사용되는 종래의 전기모터는 고정축과, 회전자와, 고정자와, 하우징을 구비한다. 회전자는 요크(Yoke)디스크와, 상기 요크디스크의 일면에 원주방향을 따라 결합된 자석을 포 함한다. 상기 요크디스크는 고정축에 회전가능하도록 베어링으로 결합된다. 고정자는 코어(Core)디스크와, 상기 코어디스크의 일면에 원주방향을 따라 결합된 코일을 포함한다. 상기 코어디스크는 상기 요크디스크에 대향하도록 고정축에 고정결합된다. 그리고 상기 하우징은 상기 코어디스크와, 상기 요크디스크를 수용하며 상기 고정축에 회전가능하게 베어링으로 결합된다. 또한, 상기 요크디스크는 하우징에 결합된다.Conventional electric motors used as driving devices for electric vehicles, electric scooters, or other devices have a fixed shaft, a rotor, a stator, and a housing. The rotor includes a yoke disk and a magnet coupled along a circumferential direction to one surface of the yoke disk. The yoke disk is coupled to the bearing to be rotatable on the fixed shaft. The stator includes a core disk and a coil coupled along a circumferential direction to one surface of the core disk. The core disk is fixedly coupled to the fixed shaft so as to face the yoke disk. The housing accommodates the core disk and the yoke disk and is rotatably coupled to the fixed shaft. The yoke disk is also coupled to the housing.

따라서 상기 코일에 전류가 흐르면 상기 코일에 발생한 자기장이 상기 자석과 상호작용하여 하우징을 회전시킨다.Therefore, when a current flows in the coil, a magnetic field generated in the coil interacts with the magnet to rotate the housing.

전기자동차나 전기스쿠터 등의 승물 또는 기타 장치의 구동장치로 사용되는 종래의 모터는 고정자 및 회전자가 일단으로 구성되어 있었다. 종래의 전기모터는 크기에 따른 출력을 높이는데 한계가 있어서, 기존의 엔진과 동일한 출력을 내기 위해선 전기모터의 크기가 너무 커진다. 그래서 자동차의 경우와 같이 큰 동력원을 필요로 하는 구동장치의 경우 큰 출력을 내기 위해서 모터의 크기가 너무 커지므로 상용화가 어려웠다. 따라서 종래의 전기모터는 크기에 비하여 출력이 작다는 문제점이 있었다.Conventional motors that are used as driving devices for electric vehicles, electric scooters, and other devices, and the like have a stator and a rotor in one end. Conventional electric motors have a limit to increase the output according to the size, the size of the electric motor is too large to produce the same output as the existing engine. Therefore, it is difficult to commercialize a driving device that requires a large power source, such as a car, because the size of the motor is too large to produce a large output. Therefore, the conventional electric motor has a problem that the output is small compared to the size.

또한, 전기자동차나 전기스쿠터 등의 승물은 작용하는 하중이나 운행되는 도로의 경사각 등에 따라서 커다란 토크가 필요하였다. 상기의 승물에 사용되는 종래의 모터는 출력이 작으므로 토크를 크게 하기 위하여 기어를 사용하여 회전비를 조절하였다. 그러므로 토크를 크게 할 경우 속도를 높일 수가 없었다. 또한, 기어를 사용하므로 에너지 손실이 발생하였다.In addition, a vehicle such as an electric vehicle or an electric scooter required a large torque according to an applied load or an inclination angle of a running road. Since the conventional motor used for the above object is small in output, the rotation ratio was adjusted by using a gear to increase the torque. Therefore, increasing the torque could not increase the speed. In addition, the use of gears caused energy loss.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 출력을 높이기 위하여 축방향으로 고정자 및 회전자를 다단 구비한 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems. An object of the present invention is to provide a motor having a stator and a rotor in multiple stages in the axial direction to increase the output.

또한, 본 발명은 에너지 효율을 높이기 위하여 상기 모터를 구비한 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a drive device having the motor in order to increase energy efficiency.

또한, 상기의 모터는 상기 고정자 및 상기 회전자를 수용하며, 상기 고정축에 회전가능하게 결합된 하우징을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때 상기 각각의 요커디스크는 상기 하우징에 결합된다.The motor may further include a housing accommodating the stator and the rotor and rotatably coupled to the fixed shaft. At this time, each of the yoker disk is coupled to the housing.

또한, 상기의 모터에 있어서, 상기 각각의 요커디스크는 상기 하우징에 탈착가능하게 결합된 것이 더 바람직하다.Further, in the above motor, each of the yoke disk is more preferably coupled to the housing detachably.

또한, 상기의 모터에 있어서, 상기 각각의 요커디스크와 상기 코어디스크는 상기 고정축에 교대로 결합된 것이 바람직하다.Further, in the above motor, each of the yoker disk and the core disk is preferably coupled to the fixed shaft alternately.

또한, 상기의 모터에 있어서, 상기 회전부는 상기 요커디스크 중 적어도 어느 하나 이상의 요커디스크의 타면에 원주방향으로 복수개 고정된 자석을 더 구비하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 고정부는 상기 요커디스크의 타면과 대향된 코어디스크의 타면에 원주방향으로 복수개 고정된 코일을 더 구비하는 것이 바람직하다.In the above motor, it is preferable that the rotating unit further includes a plurality of magnets fixed in the circumferential direction on the other surface of at least one or more of the yoke disks of the yoke disk. The fixing unit may further include a plurality of coils fixed in the circumferential direction on the other surface of the core disk opposite to the other surface of the yoke disk.

본 발명의 다른 측면에 따른 구동장치는 상기의 모터와, 상기 모터의 하우징 에 고정된 휠을 포함한다.Driving device according to another aspect of the present invention includes the motor and a wheel fixed to the housing of the motor.

본 발명에 의하면 고정자 및 회전자를 축방향으로 다단 구비한 모터를 제공함으로써 모터의 출력을 높일 수 있다.According to the present invention, the output of the motor can be increased by providing a motor having the stator and the rotor in multiple stages in the axial direction.

또한, 본 발명에 의하면 상기 모터를 구비한 구동장치를 제공함으로써 기어를 사용하지 않고 토크를 크게 하여 구동장치의 에너지 효율을 높일 수 있다.In addition, according to the present invention, by providing a drive device provided with the motor, it is possible to increase the energy efficiency of the drive device by increasing the torque without using a gear.

본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.An embodiment of the present invention should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

도 1은 본 발명에 따른 축 방향으로 다단 회전자 및 고정자를 구비한 모터의 일 실시예의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a motor with a multi-stage rotor and stator in the axial direction according to the present invention.

도 1에 따른 모터는 고정축(10)과, 고정자(20)와, 회전자(30)와, 하우징(40)을 포함한다.The motor according to FIG. 1 includes a fixed shaft 10, a stator 20, a rotor 30, and a housing 40.

고정자(20)는 제1고정부(21)와, 제2고정부(24)와, 제3고정부(27)를 포함한다. 제1고정부(21)는 제1코어디스크(22)와, 제1코일(22)을 포함한다. 제1코어디스크(22)는 고정축(10)에 고정결합된다. 그리고 제1코일(22)은 제1코어디스크(22)의 일면에 원주방향을 따라 복수개가 고정된다.The stator 20 includes a first fixing part 21, a second fixing part 24, and a third fixing part 27. The first fixing part 21 includes a first core disk 22 and a first coil 22. The first core disk 22 is fixedly coupled to the fixed shaft 10. A plurality of first coils 22 are fixed to one surface of the first core disk 22 along the circumferential direction.

제2고정부(24)는 제1고정부(21)와 마찬가지로 제2코어디스크(25) 및 제2코일(26)을 포함한다. 또한, 제3고정부(27)도 제1고정부(21)와 마찬가지로 제3코어디스크(28) 및 제3코일(29)을 포함한다.The second fixing part 24 includes the second core disk 25 and the second coil 26 similarly to the first fixing part 21. Also, like the first fixing part 21, the third fixing part 27 includes a third core disk 28 and a third coil 29.

제1고정부(21), 제2고정부(24) 및 제3고정부(27)는 고정축(10)을 따라 일렬로 배치되도록 고정축(10)에 결합된다.The first fixing portion 21, the second fixing portion 24 and the third fixing portion 27 are coupled to the fixed shaft 10 to be arranged in a line along the fixed shaft 10.

회전자(30)는 제1회전부(31)와, 제2회전부(34)와, 제3회전부(37)를 포함한다. 제1회전부(31)는 제1요크디스크(32)와, 제1자석(33)을 포함한다. 제1요크디스크(32)는 제1코어디스크(22)에 대향되도록 고정축(10)에 결합된다. 이때 제1요크디스크(32)는 고정축(10)에 회전가능하도록 베어링(41)으로 결합된다. 본 실시예의 경우 제1요크디스크(32)는 제1코어디스크(22)와 제2코어디스크(25)의 사이에 위치하도록 고정축(10)에 결합된다. 그리고 제1요크디스크(32)는 하우징(40)에 착탈가능하도록 볼트(43)로 결합된다. 제1자석(33)은 제1코일(22)에 대응하도록 제1요크디스크(32)의 원주방향을 따라 복수개가 고정된다. 이때 제1자석(33)은 각각의 극성이 교차하도록 제1요크디스크(32)에 고정되는 것이 바람직하다.The rotor 30 includes a first rotating part 31, a second rotating part 34, and a third rotating part 37. The first rotating part 31 includes a first yoke disk 32 and a first magnet 33. The first yoke disk 32 is coupled to the fixed shaft 10 so as to face the first core disk 22. At this time, the first yoke disk 32 is coupled to the bearing 41 to be rotatable to the fixed shaft (10). In the present embodiment, the first yoke disk 32 is coupled to the fixed shaft 10 so as to be positioned between the first core disk 22 and the second core disk 25. In addition, the first yoke disk 32 is coupled to the housing 43 by a bolt 43. A plurality of first magnets 33 are fixed along the circumferential direction of the first yoke disk 32 so as to correspond to the first coils 22. At this time, the first magnet 33 is preferably fixed to the first yoke disk 32 so that the polarity of each cross.

제2회전부(34)는 제1회전부(31)와 동일하게 제2요크디스크(35)와, 제2자석(36)을 포함한다. 그리고 제3회전부(37)도 제1회전부(31)와 동일하게 제3요크디스크(38)와, 제3자석(39)를 포함한다. 그리고 제1고정부(21), 제1회전부(31), 제2고정부(24), 제2회전부(34), 제3고정부(27), 제3회전부(37)의 순으로 고정축(10)에 고정된다.The second rotating part 34 includes a second yoke disk 35 and a second magnet 36 similarly to the first rotating part 31. The third rotating part 37 also includes a third yoke disk 38 and a third magnet 39 similarly to the first rotating part 31. The fixed shaft in order of the first fixing part 21, the first rotating part 31, the second fixing part 24, the second rotating part 34, the third fixing part 27, and the third rotating part 37. It is fixed to 10.

하우징(40)은 고정자(20) 및 회전자(30)를 수용하며 고정축(10)에 회전가능 하도록 베어링(41)으로 결합된다.The housing 40 receives the stator 20 and the rotor 30 and is coupled to the bearing 41 so as to be rotatable to the fixed shaft 10.

상기 코일(23, 26, 29)에 전류가 공급될 경우 자기장이 발생되며, 상기 코일(23, 26, 29)에 발생된 자기장은 상기 자석(33, 36, 39)에 의하여 형성된 자기장과 상호작용되어 회전력이 발생된다. 따라서 회전자(30) 및 하우징(40)은 고정축(10)을 중심으로 회전한다. 그러므로 상기 하우징(40)을 스쿠터나 차량 등의 휠 등에 연결하여 구동원으로 사용할 수 있다.When a current is supplied to the coils 23, 26, and 29, a magnetic field is generated, and the magnetic fields generated by the coils 23, 26, and 29 interact with the magnetic fields formed by the magnets 33, 36, and 39. Rotational force is generated. Therefore, the rotor 30 and the housing 40 rotate about the fixed shaft 10. Therefore, the housing 40 may be used as a driving source by connecting to a wheel such as a scooter or a vehicle.

한편, 상기 모터는 발전기로 이용될 수도 있다. 즉 상기 회전자(30)가 회전운동을 하게 되면 회전자(30)에 고정된 자석(33, 36, 39)에 의하여 상기 코일(23, 26, 29)에 유도전류가 발생된다.On the other hand, the motor may be used as a generator. That is, when the rotor 30 rotates, induction current is generated in the coils 23, 26, and 29 by the magnets 33, 36, and 39 fixed to the rotor 30.

도 2은 본 발명에 따른 축 방향으로 다단 회전자 및 고정자를 구비한 모터의 다른 실시예의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of another embodiment of a motor with a multi-stage rotor and stator in the axial direction according to the invention.

도 2에 다른 모터는 고정축(10)과, 고정자(20)와, 회전자(30)와, 하우징(40)을 포함한다.The motor shown in FIG. 2 includes a fixed shaft 10, a stator 20, a rotor 30, and a housing 40.

고정자(20)는 제1고정부(21)와, 제2고정부(24_1)를 구비한다. 제1고정부(21)는 도 1에 도시된 실시예의 제1고정부(21)와 동일하다.The stator 20 includes a first fixing part 21 and a second fixing part 24_1. The first fixing part 21 is the same as the first fixing part 21 of the embodiment shown in FIG.

제2고정부(24_1)는 제2코어디스크(25_1)와, 제2코일(26)과, 제3코일(29)를 구비한다.제2코어디스크(25_1)는 고정축(10)에 고정결합된다. 제2코일(26)은 제2코어디스크(25_1)의 일면에 원주방향을 따라 복수개가 고정된다. 그리고 제3코일(29)는 제2코어디스크(25_1)의 타면에 원주방향을 따라 복수개가 고정된다.The second fixing part 24_1 includes a second core disk 25_1, a second coil 26, and a third coil 29. The second core disk 25_1 is fixed to the fixed shaft 10. Combined. A plurality of second coils 26 are fixed to one surface of the second core disk 25_1 along the circumferential direction. A plurality of third coils 29 are fixed to the other surface of the second core disk 25_1 along the circumferential direction.

회전자(30)는 제1회전부(31_1)과, 제2회전부(37)을 구비한다. 제1회전 부(31_1)는 제1요크디스크(32)와, 제1자석(33)과, 제2자석(36)을 구비한다. 제1요크디스크(32)는 고정축(10)에 회전가능하게 베어링(41)으로 결합된다. 그리고 도 1에 도시된 실시예와 동일하게 제1요크디스크(32)는 하우징(40)에 볼트(43)로 결합된다. 제1자석(33)은 제1코일(23)에 대응하도록 제1요크디스크(32)의 일면에 원주방향을 따라 복수개 고정된다. 제2자석(36)은 제2코일(26)에 대응하도록 제1요크디스크(32)의 타면에 원주방향을 따라 복수개 고정된다. The rotor 30 includes a first rotating part 31_1 and a second rotating part 37. The first rotating part 31_1 includes a first yoke disk 32, a first magnet 33, and a second magnet 36. The first yoke disk 32 is coupled to the fixed shaft 10 by a bearing 41. 1, the first yoke disk 32 is coupled to the housing 40 by bolts 43. A plurality of first magnets 33 are fixed to one surface of the first yoke disk 32 along the circumferential direction so as to correspond to the first coil 23. A plurality of second magnets 36 are fixed to the other surface of the first yoke disk 32 along the circumferential direction so as to correspond to the second coils 26.

제2회전부(37) 및 하우징(40)은 도 1에 도시된 실시예의 제3회전부(34) 및 하우징(40)과 동일하다.The second rotating part 37 and the housing 40 are the same as the third rotating part 34 and the housing 40 of the embodiment shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시된 모터를 구비한 구동장치의 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 구동장치의 평면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of the drive unit with the motor shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view of the drive unit shown in FIG. 3.

도 3에 도시된 구동장치는 도 1에 도시된 모터(45)와, 휠(50)을 포함한다. 휠(50)은 모터(45)의 하우징(40)에 결합되고, 휠(50)의 외주에는 타이어(60)가 결합된다. 모터(45)에 전기가 공급되면, 하우징(40)이 회전하여 휠(50)이 회전하게된다. 따라서 도 3에 도시된 실시예는 전기스쿠터나 전기자동차, 기타 승물의 구동장치로 사용될 수 있다.The drive shown in FIG. 3 includes a motor 45 and a wheel 50 shown in FIG. The wheel 50 is coupled to the housing 40 of the motor 45, and the tire 60 is coupled to the outer circumference of the wheel 50. When electricity is supplied to the motor 45, the housing 40 is rotated to rotate the wheel 50. Therefore, the embodiment illustrated in FIG. 3 may be used as an electric scooter, an electric vehicle, or a driving device of another vehicle.

도 1은 본 발명에 따른 축 방향으로 다단 회전자 및 고정자를 구비한 모터의 일 실시예의 단면도,1 is a cross-sectional view of one embodiment of a motor with a multi-stage rotor and stator in the axial direction according to the present invention;

도 2은 본 발명에 따른 축 방향으로 다단 회전자 및 고정자를 구비한 모터의 다른 실시예의 단면도,2 is a cross-sectional view of another embodiment of a motor with a multi-stage rotor and stator in the axial direction according to the present invention;

도 3은 도 1에 도시된 모터를 구비한 구동장치의 단면도,3 is a sectional view of a driving device with a motor shown in FIG. 1;

도 4는 도 1에 도시된 모터를 구비한 구동장치의 평면도이다.FIG. 4 is a plan view of the driving apparatus with the motor shown in FIG. 1.

<도면부호의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>

10 : 고정축 20 : 고정자10: fixed shaft 20: stator

21 : 제1고정부 22 : 제1코어디스크21: 1st fixed government 22: 1st core disk

23 : 제1코일 24 : 제2고정부23: coil 1 24: 2nd government

25 : 제2코어디스크 26 : 제2코일25: second core disk 26: second coil

27 : 제3고정부 28 : 제3코어디스크27: 3rd government 28: 3rd core disk

29 : 제3코일 30 : 회전자29: third coil 30: rotor

31 : 제1회전부 32 : 제1요크디스크31: first rotating part 32: the first yoke disk

33 : 제1자석 34 : 제2회전부33: first magnet 34: second rotating part

35 : 제2요크디스크 36 : 제2자석35: second yoke disk 36: second magnet

37 : 제3회전부 38 : 제3요크디스크37: third rotating portion 38: third yoke disk

39 : 제3자석 40 : 하우징39: third magnet 40: housing

50 : 휠 60 : 타이어50: wheel 60: tire

Claims

Fixed shaft,

A rotor having a yoke disk rotatably coupled to the fixed shaft, and a rotor having multiple stages in the axial direction with a rotating part having a plurality of magnets fixed in a circumferential direction on one surface of the yoke disk;

A stator having multiple stages in the axial direction with a fixing part having a core disk fixed to the fixed shaft so as to face the yoke disk, and a plurality of coils fixed in a circumferential direction on one surface of the core disk so as to correspond to the magnet. Motor comprising a.

The method of claim 1,

A housing accommodating the stator and the rotor and rotatably coupled to the fixed shaft;

Each said yoker disk is coupled to said housing.

The method of claim 2,

Wherein each of the yoker disks is detachably coupled to the housing.

The method of claim 3,

Wherein each of the yoker disk and the core disk are alternately coupled to the fixed shaft.

The method of claim 4, wherein

The rotating unit further includes a plurality of magnets fixed in the circumferential direction on the other surface of at least one or more of the yoker disk,

The fixing unit further comprises a plurality of coils fixed in the circumferential direction on the other surface of the core disk facing the other surface of the yoke disk.

The motor of any one of claims 2 to 5,

And a wheel fixed to the housing of the motor.