KR100711067B1 - 다수의 회전축을 구비하는 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 본체와, 중공형상으로 형성되며 외측면에 제 1 회전자가 결합되고 내측면에 제 2 고정자가 결합되어 본체 내부로 일부가 인입되는 제 1 회전축과, 제 1 회전자의 외측면과 일정간격 이격되도록 본체에 결합되는 제 1 고정자와, 중공형상으로 형성되어 외측면에 제 2 회전자가 결합되고 내측면에 제 3 고정자가 결합되고 제 2 고정자와 일정간격 이격되도록 제 1 회전축의 내부에 인입되는 제 2 회전축과, 외측면에 제 3 회전자가 결합되어 제 3 고정자와 일정간격 이격되도록 제 2 회전축의 내부에 인입되는 제 3 회전축을 포함하여 구성되어, 한번에 서로 다른 속도의 회전력을 출력할 수 있고, 각 회전력의 회전속도를 용이하게 증감시킬 수 있으며, 복잡한 회로구성이나 별도의 장치 없이 보다 간단하게 고속의 회전력을 출력할 수 있는 모터를 제공한다.

모터, 회전속도, 회전축, 회전자, 고정자, 발전기

Description

다수의 회전축을 구비하는 모터{Motor having plural axes of rotation}

도 1은 회전축의 횡방향으로 절단된 본 발명에 의한 모터의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 모터의 회전축 결합구조를 도시하는 분해사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 모터의 회전축에 발전축이 결합되는 구조를 도시하는 분해사시도이다.

도 4는 회전축과 발전축이 결합된 본 발명에 의한 모터의 종단면도이다.

도 5는 회전축과 발전축이 분리된 본 발명에 의한 모터의 종단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 본체 100 : 제 1 회전축

102 : 제 1 수기어 110 : 제 1 회전자

120 : 제 1 고정자 130 : 제 1 발전축

132 : 제 1 암기어 200 : 제 2 회전축

202 : 제 2 수기어 210 : 제 2 회전자

220 : 제 2 고정자 230 : 제 2 발전축

232 : 제 2 암기어 300 : 제 3 회전축

302 : 제 3 수기어 310 : 제 3 회전자

320 : 제 3 고정자 330 : 제 3 발전축

332 : 제 3 암기어 400 : 절연체

본 발명은 각각의 회전축에 일정한 회전수의 전기를 인가하였을 경우 제1회전축은 일정한 회전수의 전기를 인가한 회전수가 되지만 제2회전축은 일정한 회전수의 전기를 인가한 회전수보다 고속 회전수가 되며 제3회전축은 일정한 회전수의 전기를 인가한 회전수보다 최고속 회전수가 되도록한 다수의 회전축을 구비하는 모터에 관한 것으로, 상세하게는 다수의 회전축에 각각의 회전축마다 일정한 전기를 인가하면 제1회전축의 회전수는 일정하지만 제2회전축의 제3회전축으로 갈수록 극성의 교번으로 인하여 고속 회전수가 되며 일정한 전기로 고속 회전이 되기 때문에 제1회전축에서 제2회전축 제3회전축으로 갈수록 회전수가 높지만 고속회전수로인한 마력은 저항을 제외하고는 줄지 않고 고속회전수를 발생시킬 수 있도록 구성되는 모터에 관한 것이다.

종래의 일반적인 모터는 자력의 극성이 일정하게 유지되는 고정자와, 회전 가능하고 자력의 극성이 변경 가능한 구조로 구성되는 회전자와, 회전축을 포함하도록 구성되어있다. 이때, 종래의 모터는 외부로 회전력을 인가하는 회전축이 하나만 구비되어 있으므로 서로 다른 속도의 회전력을 동시에 얻을 수 없다. 또한, 회전축의 회전속도를 변경하기 위해서는 회전자의 극성이 교번되는 속도를 변경시켜야 하여야 하는데, 회전자의 극성을 일정 속도 이상으로 교번시키기 위해서는 회로 구성이 복잡해지고 제어가 난해해지므로 제작이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 한번에 서로 다른 속도의 회전력을 출력할 수 있으며, 복잡한 회로구성이나 별도의 장치 없이 보다 간단하게 고속의 회전력을 출력할 수 있도록 구성되는 모터를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 모터는, 내측면에 제 1 고정자가 결합된 본체와, 서로 일정간격 이격되어 삽통식으로 설치된 적어도 하나의 원통형 회전축과, 상기 원통형 회전축의 최 내부에 설치되고 외측면에 회전자가 결합된 최내측 회전축을 포함하고, 상기 회전축은 외측면에 회전자가 결합되고 내측면에 고정자가 결합된다.

원통형 회전축은, 상기 제 1 고정자와 일정간격 이격되고 외측면에 제 1 회전자가 결합되고, 내측면에 제 2 고정자가 결합되며, 상기 본체 내부로 일부가 인입되는 제 1 회전축과, 상기 제 2 고정자와 일정간격 이격되도록 외측면에 제 2 회전자가 결합되고, 내측면에 제 3 고정자가 결합되며, 상기 제 1 회전축의 내부에 인입되는 중공형상의 제 2 회전축을 포함한다.

본체와 제 1 고정자 사이, 회전축과 회전자 사이, 회전축과 고정자 사이에는 각각 절연체가 마련됨이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 모터는, 회전축과 결합되는 발전축을 추가로 구비한다.

이때, 각 회전축과 각 발전축은 회전축의 길이방향으로 슬라이딩되어 착탈 가능한 기어 결합 구조로 결합됨이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 다수의 회전축을 구비하는 모터의 실시예를 설명한다.

도 1은 회전축의 횡방향으로 절단된 본 발명에 의한 모터의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 모터의 회전축 결합구조를 도시하는 분해사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 모터는, 본체와, 회전 가능한 구조로 본체 내부에 일부가 인입되도록 결합되는 제 1 회전축(100)과, 제 1 회전축(100)의 내부에 인입되는 제 2 회전축(200)과, 제 2 회전축(200)의 내부에 인입되는 제 3 회전축(300)을 포함하여 구성된다.

제 1 회전축(100)은 중공형상으로 형성되며 외측면에 제 1 회전자(110)가 결합되고 내측면에 제 2 고정자(220)가 결합되며, 제 2 회전축(200)은 중공형상으로 형성되어 외측면에 제 2 회전자(210)가 결합되고 내측면에 제 3 고정자(320)가 결합되며, 제 3 회전축(300)은 외측면에 제 3 회전자(310)가 결합된다.

또한, 본체에는 제 1 회전자(110)의 외측면과 일정간격 이격되는 제 1 고정자(120)가 결합된다. 제 1 회전자(110)에 전류가 인가되어 제 1 회전자(110)의 극성이 양극과 음극으로 교번으로 형성되면, 제 1 회전자(110)와 제 1 고정자(120) 사이의 자기장 방향 및 제 1 회전자(110)에 인가되는 전류의 방향에 따라 제 1 회전축(100)은 회전운동을 하게 된다. 이와 같이 제 1 회전축(100)을 회전시키는 구조는 종래의 모터 구조와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제 1 회전축(100)이 회전할 때 제 2 회전자(210)의 극성이 고정되면 제 2 회전자(210)는 제 2 고정자(220)를 따라 회전하므로, 제 2 회전축(200)은 제 1회전축(100)을 따라 회전을 하게 된다. 이때, 제 2 회전자(210)의 극성이 교번되도록 전류가 인가되면, 제 2 회전축(200)은 제 2 고정자(220)와 제 2 회전자(210) 사이의 자력 변화에 따라 제 1 회전축(100)과 상대속도가 발생되도록 회전을 한다. 예를 들어 각 회전축(100,200,300)에 각각(1,1,1)의 회전 속도로 회전을 주면 제 1 회전축(100)은 1 rpm의 속도로 회전을 할 경우 제 2회전축(200)과 제 1 회전축(100)의 상대속도가 1 rpm이 되도록 회전을 하면 제 2회전축(200)의 절대속도는 2 rpm이 된다.

이와 같은 원리로, 제 1 회전축(100)과 제 2 회전축(200)이 회전하는 동안 제 3 회전자(310)의 극성이 고정되면 제 3 회전축(300)은 제 2 회전축(200)을 따라 회전하고, 극성이 교번되도록 제 3 회전자(310)에 전류가 인가되면 제 3 회전축(300)은 제 2회전축(100)보다 빠르게 회전된다.
즉 각 회전축(100,200,300)에 전류를 인가하면 각 회전축(100,200,300)의 절대속도가 1 rpm인 경우 제 2 회전축(200)의 절대속도는 2 rpm이 되고, 제 3 회전축(300)의 절대속도는 3 rpm이 된다.
예를 들어, 각 회전축의 절대 회전수를 구할려면,
각 회전축(100,200,300)의 각각의 회전수를(k1,k2,k3)라고 하면 각 회전축의 상대 회전수를 (i1,i2)라고 하고 각 회전축의 고정자가 회전을 하지 않을 경우(200,300)의 회전수를 (m1,m2)라고 하면 각 회전축이 모두 회전 할 경우 각 회전축의 절대 회전 속도는, 제 1 회전축(100) : 제 2 회전축(200) : 제 3 회전축(300)은,
k1 : k2×il + ml : (k2×il + ml)×k3 + m2 이며 (il,i2)는 (k1,k2)와 회전수가 같고 (m1,m2)는 (k2,k3)와 같은 숫자가 된다.
예를 들어 (k1,k2,k3)의 각 회전축 속도를 (20,30,40) rpm으로 각 축에 회전수를 다르게 주면 각각의 회전축의 절대회전 속도는 다음과 같다.
제 1 회전축(100) : 제 2 회전축(200) : 제 3 회전축(300)은
20 : 30×20 + 30 : (30×20 + 30)×40 + 40이 각 회전축의 절대속도가 된다.

이때, 사용자는 각 회전자(110, 210, 310)에 인가되는 전류의 크기를 제어하여 각 회전축(100, 200, 300)의 회전속도를 제어할 수도 있다.

또한, 각 회전축(100, 200, 300)과 각 회전자(110, 210, 310) 사이, 본체와 제 1 고정자(120) 사이, 제 1 회전축(100)과 제 2 고정자(220) 사이, 제 2 회전축(200)과 제 3 고정자(320) 사이에는 각각 자기를 차단하는 절연체(400)가 마련됨이 바람직하다. 이와 같이 회전자(110, 210, 310)와 고정자(120, 220, 320)의 결합부 위에 자기를 차단하는 절연체(400)가 마련되면 각 회전자(110, 210, 310)와 고정자(120, 220, 320) 사이의 상호 간 불필요한 자력이 차단되므로, 본 발명에 의한 모터는 각 회전축(100, 200, 300)을 정상적으로 회전시킬 수 있다.

본 실시예에서는 3개의 회전축(100, 200, 300)이 차례로 겹쳐지도록 구성되고 있지만, 본 발명에 의한 모터에 적용되는 회전축의 수는 이에 한정되지 아니하고 사용자의 선택에 따라 자유롭게 선택될 수 있다.

회전축의 수가 증가될수록 보다 높은 회전속도를 얻을 수 있지만, 회전축의 수를 증가시키는 경우 그 구조가 매우 복잡해지므로 제작이 어려워지고 모터의 크기가 대형화 되므로, 모터의 용도에 따라 회전축의 수는 적절하게 증감됨이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 의한 모터의 회전축에 발전축이 결합되는 구조를 도시하는 분해사시도이고, 도 4는 회전축과 발전축이 결합된 본 발명에 의한 모터의 종단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 모터는 회전축(100, 200, 300)의 회전력으로 전력을 얻고자 하는 경우, 제 1 회전축(100)과 결합되는 제 1 발전축(130)과, 제 2 회전축(200)과 결합되는 제 2 발전축(230)과, 제 3 회전축(300)과 결합되는 제 3 발전축(330)이 추가로 구비될 수 있다. 각 발전축(130, 230, 330)은 회전축(100, 200, 300)의 회전력을 발전기(미도시)에 전달하도록 구성된다.

제 1 회전축(100)은 제 1 발전축(130)과 결합되는 외측면에 제 1 회전축(100)의 길이방향으로 이빨이 형성되는 제 1 수기어(102)가 형성되고, 제 1 발전축(130)은 제 1 수기어(102)와 결합 가능한 구조의 제 1 암기어(132)가 형성된다. 이와 같은 구조로, 제 2 회전축(200)과 제 2 발전축(230)에는 제 2 수기어(202)와 제 2 암기어(232)가 각각 형성되고, 제 3 회전축(300)과 제 3 발전축(330)에는 제 3 수기어(302)와 제 3 암기어(332)가 각각 형성된다.

도 5는 회전축과 발전축이 분리된 본 발명에 의한 모터의 종단면도이다.

각 발전축(130, 230, 330)은 회전축(100, 200, 300)의 길이방향으로 슬라이딩 가능한 구조로 구성되고, 도 5에 도시된 바와 같이 각 발전축(130, 230, 330)이 회전축(100, 200, 300)과 멀어지는 방향으로 슬라이딩되면 각 수기어(102, 202, 302)는 각 암기어(132, 232, 332)와의 결합이 해제된다. 따라서, 회전축(100, 200, 300)이 회전하더라도 발전축(130, 230, 330)은 회전하지 아니하고 각 회전축(100, 200, 300)은 공회전을 하게 된다.

이때, 사용자는 제 1 수기어(102)와 제 1 암기어(132)를 체결시켜 제 1 회전축(100)의 회전력을 이용할 수 있고, 제 2 수기어(202)와 제 2 암기어(232)를 체결시켜 제 2 회전축(200)의 회전력을 이용할 수도 있으며, 제 3 수기어(302)와 제 3 암기어(332)만을 체결시켜 제 3 회전축(300)의 회전력을 이용할 수도 있다. 각 회전축(100, 200, 300)은 각기 다른 회전비로 회전되므로, 사용자는 각 회전축(100, 200, 300) 중에서 자신이 원하는 속도로 회전하는 회전축(100, 200, 300)을 선택하 여 이용할 수 있다.

또한, 사용자는 각 회전축(100, 200, 300)에 기어박스를 연결하여 각 회전축(100, 200, 300)의 회전속도를 제어할 수 있다. 회전속도가 빠르면 회전토크가 작아지고, 회전속도가 느리면 회전토크가 커지므로, 사용자는 기어박스를 이용하여 자신이 원하는 속도로 각 회전축(100, 200, 300)의 회전속도를 제어할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명에 의한 모터를 이용하면, 한번에 서로 다른 속도의 회전력을 출력할 수 있고, 각 회전력의 회전속도를 용이하게 증감시킬 수 있으며, 복잡한 회로구성이나 별도의 장치 없이 보다 간단하게 고속의 회전력을 출력할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 내측면에 제 1 고정자가 결합된 본체와, 서로 일정간격 이격되어 삽통식으로 설치된 적어도 하나의 원통형 회전축과, 상기 원통형 회전축의 최 내부에 설치되고 외측면에 회전자가 결합된 최내측 회전축을 포함하고;

   상기 회전축은 외측면에 회전자가 결합되고 내측면에 고정자가 결합되는 것을 특징으로 하는 모터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 원통형 회전축은,

   상기 제 1 고정자와 일정간격 이격되고 외측면에 제 1 회전자가 결합되고, 내측면에 제 2 고정자가 결합되며, 상기 본체 내부로 일부가 인입되는 제 1 회전축과;

   상기 제 2 고정자와 일정간격 이격되도록 외측면에 제 2 회전자가 결합되고, 내측면에 제 3 고정자가 결합되며, 상기 제 1 회전축의 내부에 인입되는 중공형상의 제 2 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 본체와 제 1 고정자 사이, 상기 회전축과 회전자 사이, 상기 회전축과 고정자 사이에는 각각 절연체가 마련되는 것을 특징으로 하는 모터.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 회전축과 결합되는 발전축을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 각 회전축과 각 발전축은, 상기 회전축의 길이방향으로 슬라이딩되어 착탈 가능한 기어 결합 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 모터.

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