KR100408051B1

KR100408051B1 - 회전 왕복동식 영구자석형 모터

Info

Publication number: KR100408051B1
Application number: KR10-2001-0003600A
Authority: KR
Inventors: 임준영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2003-12-01
Also published as: KR20020062516A

Abstract

본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터는 고정자(10)의 내측에 회전자(20)가 회전가능하게 삽입되어 있고, 그 회전자(20)의 중심에는 회전축(30)이 고정되어 있는 자기저항 모터에서, 고정자(10)의 고정자측 코아(12) 내주면 양측에 각각 1쌍의 고정자측 티스(15)가 형성되어 있고, 그 고정자측 티스(15)에는 각각 직렬로 연결된 코일(16)이 감겨져 있으며, 상기 회전자(20)의 회전자측 코아(22) 전,후측에는 회전자측 티스(23)가 형성되어 있고, 그 회전자측 티스(23)의 단부에 각각 자석(40)이 결합되어, 모터에 전원이 입력되면 고정자측 티스(15)가 여자됨과 아울러 회전자(20)가 자기저항이 "0"이 되는 방향으로 일정각도 회전하게 되는데, 전압의 극성이 변동됨에 따라 고정자측 티스(15)의 극성이 반복적으로 서로 바뀌므로 이러한 주파수에 동기되어 회전자(20)가 일정각도의 왕복회전영역에서 왕복회전을 하게 된다.

Description

회전 왕복동식 영구자석형 모터{RESONANCE TYPE MAGNET MOTOR}

본 발명은 회전 왕복동식 영구자석형 모터에 관한 것으로, 특히 회전자가 일정각도 왕복회전함과 아울러 왕복회전하는 회전자의 토크를 증대시키도록 하는데 적합한 회전 왕복동식 영구자석형 모터에 관한 것이다.

일반적인 자기저항 모터는 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써 회전 토오크(TORQUE)를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있고, 특정 여자상태를 가변시키지 않을 때에는 일정위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭 소자에 인가되는 입력펄스 신호의 위상을 제어함으로써 역회전력을 발생시킬 수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향제어가 필요한 전자제품들에 적용되어 사용되고 있다.

이러한 자기저항 모터의 일예를 도 1을 참고하여 간단히 설명하면, 원통형의 고정자(1) 내측에 회전자(2)가 회전가능하게 삽입되어 있고, 그 회전자(2)의 중심에는 출력축이되는 회전축(3)이 압입고정되어 있으며, 상기 회전자(2)의 위치를 검출하기 위한 위치검출수단 및 그 검출된 위치에 따라 제어하기 위한 제어부 등이 구비되어 있다.

그리고, 상기 고정자(1)는 몸체부의 내측에 일정각도(60°간격)로 6개의 고정자측 티스(TEETH)(1a)가 돌출형성되어 있고, 그 각각의 고정자측 티스(1a)에는 코일(4)이 권취되어 각각 고정자극을 이루고 있으며, 그 고정자극들은 서로 대각선 방향의 고정자극들끼리 서로 전기적으로 연결되어 동일한 극성이 발생되는 3상(La,Lb,Lc)을 이루도록 되어 있다.

그리고, 상기 회전자(2)는 외주면에 일정각도(90°)로 4개의 회전자측 티스(2a)가 돌출형성되어 있어서, 상기 고정자측 티스(1a)의 단부와 공극을 형성하며 회전하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 자기저항 모터는 위치검출수단에 의하여 회전자측 티스(2a)의 위치를 검출하여 위치검출펄스를 출력함으로써 위치검출펄스에 동기시켜 3상(La,Lb,Lc)의 여자 코일(4)에 전류를 인가하면 전자기력이 발생된다.

그리고, La상에 전류를 인가하여 여자시켜서 전자기력을 발생시킨 다음, Lb상에 전류를 인가하여 여자시키면 회전자(2)의 회전자측 티스(2a)가 자기저항을 최소화하기 위하여 시계반대반향으로 회전하는 회전 토크를 발생하게 되며, 그와 같이 각상(La,Lb,Lc)을 순차적으로 여자시켜서 회전자(2)가 회전하는 구동력을 발생시키게 된다.

또한, 상기와 같이 회전자(2)를 한방향으로 고속회전시키거나 위상제어를 통하여 역방향으로 고속회전시켜서 그 회전력을 기계적인 장치의 동력원으로 이용하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 자기저항 모터는 일방향 또는 역방향으로의 고속회전은 가능하나 회전시 일정각도 내에서 왕복회전운동하는 것이 불가능하여 이러한 고속의 왕복운동이 필요한 기구나 장치에는 적용이 불가능하고, 적용을 하더라도 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 별도의 변환기구를 반드시 갖추어야 하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 회전자가 일정각도 내에서 왕복회전하도록 함과 아울러 회전시 큰 토크가 발생되도록 하는데 적합한 왕복동식 자기저항 모터를 제공함에 있다.

도 1은 종래 자기저항 모터의 구조를 보인 횡단면도.

도 2는 본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터의 구조를 보인 분해사시도.

도 3은 본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터의 구조를 보인 종단면도.

도 4의 A-A'를 절취하여 보인 단면도.

도 5는 본 발명의 전기적인 연결상태를 보인 회로도.

도 6a,6b,6c는 본 발명의 동작을 보인 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 고정자 12 : 고정자측 코아

14,14' : 왕복회전영역 15 : 고정장측 티스

16 : 코일 20 : 회전자

22 : 회전자측 코아 23 : 회전자측 티스

40 : 자석

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 고정자의 내측에 회전자가 회전가능하게 배치되는 자기저항 모터에 있어서, 상기 고정자는 고정자측 코아의 전,후측 내주면에 코일이 감긴 1쌍의 고정자측 티스가 각각 형성되고, 상기 회전자는 고정자측 티스가 교대로 여자되는 것에 의하여 고정자측 티스 사이의 왕복회전영역에서 일정각도 왕복회전될 수 있도록 회전자측 코아의 전,후측에 회전자측 티스가 각각 돌출 형성되며, 상기 회전자측 티스의 단부에 회전토크를 증대시킬 수 있도록 단부를 부분적으로 착자하거나 또는 영구자석을 부착하여 자극이 되도록 자석을 설치한 것을 특징으로 하는 회전 왕복동식 영구자석형 모터가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터의 구조를 보인 분해사시도이고, 도 3은 본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터의 구조를 보인 종단면도이며,도 4의 A-A'를 절취하여 보인 단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터는 고정자(10)의 내측에 회전자(20)가 회전가능하게 삽입되어 있고, 그 회전자(20)의 중심에는 출력축이 되는 회전축(30)이 압입고정되어 있다.

상기 고정자(10)는 라미네이션 시트들이 적층되어 고정자측 코아(12)가 형성되어 있고, 그 고정자측 코아(12)의 내부 양측의 비회전영역(13)(13')을 제외한 전,후측의 왕복회전영역(14)(14')에는 한 쌍의 고정자측 티스(15)가 각각 형성되어 있으며, 그 고정자측 티스(15)에는 전류를 인가하는 것에 의하여 고정자측 티스(15)를 여자시키기 위한 코일(16)이 각각 권취되어 있다.

상기 회전자(20)는 라미네이션 시트가 적층되어 회전자측 코아(22)가 형성되어 있고, 그 회전자측 코아(22)의 전,후측(180°위치)에 돌출되도록 각각 회전자측 티스(23)가 돌출형성되어 있어서, 상기 고정자의 티스(15)가 교대로 여자되는 것에 의하여 왕복회전영역(14)(14')을 왕복회동하도록 되어 있다.

또한, 상기 회전자(20)의 회전자 티스(23)에는 각각 상기 고정자측 티스(15)에 형성되는 자력에 의하여 회전자가 회전할때에 큰 토오크가 발생되도록 자석(40)이 결합되어 있다.

상기 자석(40)은 회전자측 티스(23)의 단부를 착자하거나, 영구자석을 회전자측 티스(23)의 단부에 부착하여 이루어지는데, 서로 반대방향 외측에는 다른 극(N극 또는 S극)이 형성되어 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와같이, 상기 고정자측 티스(15)에 권취되어 있는 코일(16)들은 모두 직렬로 연결되어 있고, 전원이 입력되면 싸인파 곡선의 "가" 또는"나" 구간을 지나며 전압의 극성이 바뀌면서 고정자측 티스(15)의 각 상(La, Lb, -La, -Lb)에 여자되는 극성이 반복적으로 바뀌도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터는 고정자측 티스(15)에 권취되어 있는 코일(16)에 전원을 인가하면 직렬로 연결되어 있는 모든 코일(16)에 전압이 인가되고, 각각의 고정자측 티스(15)가 동시에 여자되는데, 전원주파수의 싸인파 곡선에서 "가"구간과 "나"구간에서는 고정자측 티스(15)에 권취된 코일(16)에 다른 자극이 발생됨과 아울러 대각선 방향의 고정자측 티스(15)에도 코일(16)의 권취방향에 따라 다른 자극이 형성되어 진다.

그리고, 상기와 같이 고정자측 티스(15)가 여자될 때 회전자(20)의 회전자측 티스(23)가 자기저항이 "0"이 되는 방향으로 회전하게 되는데, 이때 상기 회전자측 티스(23)의 단부에 결합된 자석(40)에 의하여 순간적으로 큰 토크가 형성되어 진다.

즉, 전압이 "가"구간에서와 같이 +쪽으로 흐를때는 고정자측 티스(15)에 형성되는 여자부의 자극이 La(N), Lb(S), -La(S), -Lb(N)이 되어 회전자(20)가 도 6a와 같이 반시계방향으로 일정각도 회전을하고, -쪽으로 흐를때는 반대쪽으로 전압이 걸리게 되어 극성이 바뀌게 되므로 고정자측 티스(15)에 형성되는 여자부의 자극이 La(S), Lb(N), -La(N), -Lb(S)로 바뀌게 되어 도 6c와 같이 회전자(20)가 시계방향으로 일정각도 회전을 하며, 이와 같이 인가되는 전원 주파수에 동기되어 모터의 회전자(20)가 고정자(10)의 내측에 형성되는 왕복회전전영역(14)(14') 내에서 일정각도 왕복회전을 하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 회전 왕복동식 영구자석형 모터는 고정자의 내측에 회전자가 회전가능하게 삽입되어 있고, 그 회전자의 중심에 회전축이 고정되어 있으며, 고정자의 내주면 전,후측에 각각 1쌍의 고정자측 티스가 형성되어 코일이 감겨있고, 회전자의 전,후측에는 각각 회전자측 티스가 형성됨과 아울러 단부에 각각 자석이 결합되어 있어서, 직렬로 전기적인 연결되어 있는 코일에 전원이 입력되면 고정자측 티스가 여자됨과 아울러 전압의 극성변화에 따라 동기되어 회전자가 일정각도 왕복운동을 하게되며, 이러한 왕복회전시 회전자 티스에 결합된 자석에 의하여 회전 토오크가 크게 발생된다.

Claims

고정자의 내측에 회전자가 회전가능하게 배치되는 자기저항 모터에 있어서, 상기 고정자는 고정자측 코아의 전,후측 내주면에 코일이 감긴 1쌍의 고정자측 티스가 각각 형성되고, 상기 회전자는 고정자측 티스가 교대로 여자되는 것에 의하여 고정자측 티스 사이의 왕복회전영역에서 일정각도 왕복회전될 수 있도록 회전자측 코아의 전,후측에 회전자측 티스가 각각 돌출 형성되며, 상기 회전자측 티스의 단부에 회전토크를 증대시킬 수 있도록 단부를 부분적으로 착자하거나 또는 영구자석을 부착하여 자극이 되도록 자석을 설치한 것을 특징으로 하는 회전 왕복동식 영구자석형 모터.
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