KR101066176B1

KR101066176B1 - 전동기

Info

Publication number: KR101066176B1
Application number: KR1020117017499A
Authority: KR
Inventors: 데쓰오 오카모토
Original assignee: 가사이, 도시유키
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2011-09-20
Also published as: BRPI0924216A2; KR20110091823A; JP4309962B1; US8193671B2; TW201029297A; WO2010084530A1; CN102326322A; JP2010172048A; US20110273046A1; TWI362810B; RU2011134593A; EP2381564A1; CA2749919A1

Abstract

설계 및 제작이 간단함과 동시에 소전류로 동작 가능한 전동기를 제공하는 것에 있다.
제1의 고정 영구자석(45)과 제2의 고정 영구자석(50)을 가지는 고정자(55)와 권선부와 간극부에 분할되는 제1의 스위칭권선(15)을 가지는 제1의 링상코어(10)와 권선부와 간극부에 분할되는 제2의 스위칭권선(20)을 가지는 제2의 링상코어(12)와 서로 구동축(60)으로 연결된 제1의 회전 영구자석(25)을 가지는 제1의 회전자(35)와 제2의 회전 영구자석(30)을 가지는 제2의 회전자(40)를 가지고, 제1, 제2의 스위칭용권선(15,20)은 각각 제1, 제2의 전원부(125-1,2)와 제1, 제2의 스위치부(75-1,2)를 가진다.

Description

전동기{ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 회전자 및 고정자가 함께 영구자석에 의해 구성되는 전동기에 관한 것이며, 자세히는 회전자 및 고정자 사이에 배치된 스위치 권선에 의해 회전자 및 고정자 간의 흡인, 반발을 제어하여 회전력을 얻는 전동기에 관한 것이다.

특허문헌 1에는 자극을 등각 간격을 두고 동일 원주상에 차례로 설치한 원통상 자철심의 이들의 대한 자극 중 한쪽만을 에워싸고 셰이딩용비철금속환을 설치하여, 단상 교류 전원에 접속해야할 선륜을 가지는 고정자로 하고, 해당 고정자의 자극군으로부터 소공극 떨어져 가회동적으로 임의개수의 소결 재료의 소내구자석을 설치한 회전자로 구성된 동기전동기가 기재되어있다.

도 8은 특허문헌 1의 동기전동기의 종단면도이다. 도 8에 있어서 선륜(2)에 단상 교류를 통하는 경우에는 고정자의 구조상원통철심(1)의 상방단부(5,6)의 자극 극성은 순차이동하지만, 이때 회전자의 방사완(放射腕; 3)의 선단소축에 설치되어 있는 소자석(4)은 그것에 가장 가까이 배재하고 있는 고정자측의 자극(5,6)과의 자기적 흡인 및 반발의 관계에서 약간 회동하고, 이어서 회전자 측이 규정하고 있는 소정 방향으로 매우 매끄럽게 회전을 일으켜, 후이선륜(2)에 전류를 흘리는 한은 회전을 접속할 수 있다. 즉 본 모터에 있어서는 스타트할 때 선륜(3)에 전류가 흐름과 함께 소자석체(4)는 소축의 주위에 약간 회동하고 회동력을 받는 가장 적절한 위치를 취하여 시동을 이루는 것이며, 이 소자석체(4)는 마치 달이 지구 주위를 공전하는 것과 같은 관계가 있다.

특허문헌 2에는 동일 회전축에 유도전동기(A)의 회전자와 동기전동기(B)의 회전자를 설치하여 해당 동기전동기의 회전자는 그 고정자 측 자극에 면하는 전주면 또는 극면에 모든 동일자극이 나타나게 자석화하고, 또한 그 고정측 자극에 각각 권장(捲裝)의 여자(勵磁)선륜은 교대로 권회방향을 바꿔서 직도로 소정주파수 전원에 접속하고 다른 고정자 측 요크에서 회전자에 이르는 자로는 비자성체를 가지고 분리하고 해당 유도전동기(A)에 의해 주로 회전축의 기동 및 회전지속을 행하게 하여 동기전동기에는 진공관 회로의 일정한 주파수의 출력을 주고 해당 회전축을 일정 속도를 가지고 회전하도록 보정 하는 동기전동기가 기재되어 있다.

도 9는 특허문헌 2의 동기전동장치의 내부 구조를 나타내기 위한 일부 종단도이다. 도 9에 있어서 동기전동기(B)의 회전자를 전주면에 걸쳐 N극 또는 S극으로 함과 동시에 요크는 내외의 2부분(8,9)으로 나누어 양자간의 자로저항을 가조정의 극히 높은 값을 취하고 있기 때문에 스타트 때는 극히 적은 저항하에 소형 유도전동기(A)에 맞춤과 동시에 또는 소정의 회전속도에 가까운 스피드에 도달시키는 것도 발전 작용에 근거하여 강한 저항을 받지 않는다.

즉, 진공관 회로에서 얻을 출력 주파수로 결정되는 소정의 회전 속도(+)(-) 근처에 회전축(7)을 소형 유도 전동기(A)에 의해 용이하게 스타트시켜서 정상의 회전 상태로 들어가게 할 수 있으며, 게다가 회전축(7)을 소정 회전속도로 유지하기 위해 보정작용만을 진공관 회로에서 얻을 출력을 가지고 동기전동기(B)를 제어하면 충분하므로 동기전동기(B)에 필요한 전력은 적어서 충분히 기계 장치 전체의 설계는 대단히 용이함과 동시에 저렴하게 제작할 수 있다.

이와 같이, 특허문헌 1에 있어서 발명의 동기전동기는 단상 교류 전원에 접속되는 선륜을 가지는 고정자와 소내구자석을 설치한 회전자로 구성되어있다. 또한, 특허문헌 2에 있어서 발명의 동기전동장치는 상용 교류 전원의 공급을 받는 여자선륜을 가지는 고정자와 바구니형 회전자로 구성된 일반 형식의 유도 전동기(A)와 여자선륜(a~h)를 가지는 고정자와 자화된 경자성재의 회전자로 구성된 동기전동기(B)로 구성되어있다. 즉, 어느 구성에서도 회전자의 영구자석을 덮도록 동심원상에 고정자가 설치되어 여자용 코일에 전류를 흘려, 회전 자계를 발생시키는 것에 의해 회전력을 얻고 있다. 이 회전력을 얻기 위하여 필요한 전류는 필요로 하는 토크를 얻기 위하여 충분히 많은 전류를 요한다. 또한, 고정자와 회전자를 동심원상으로 배치하기 위해 고정자와 회전자와의 간격을 정밀하게 유지할 필요가 있고 고도의 설계 및 제작 기술을 필요로 한다.

[특허문헌 1] 일본특허출원공고 소33-5011호 공보 [특허문헌 2] 일본특허출원공고 소33-1961호 공보

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것이며, 그 목적은 설계 및 제작이 간단함과 동시에 소전류로 동작 가능한 전동기를 제공하는 것이다.

본 발명의 전동기는 한쪽에 복수개로 이루어진 제1의 고정 영구자석을 가지고 다른쪽에 복수개와 동수의 제2의 고정 영구자석을 가지고, 복수개의 제1, 제2의 고정 영구자석은 인접한 자석이 이극이 되도록 원반상으로 배치되는 한편 서로 대향하는 자극이 이극이 되도록 배치된 고정자와, 권선부와 간극부에 분할된 분할수가 복수개와 동수로 분할되어 감기는 제1의 스위칭 권선을 가지고, 제1의 고정 영구자석 쪽에 배치되어 고정된 제1의 링상 코어와, 권선부와 간극부에 분할되는 분할수가 복수개와 동수로 분할되어 감긴 제2의 스위칭 권선을 가지고, 제2의 고정 영구자석쪽에 배치되어 고정된 제2의 링상 코어와 서로 구동축으로 연결된 제1의 스위칭 권선에 대향한 복수개와 동수의 인접 자석이 이극이 되도록 원반상으로 배치된 제1의 회전 영구자석을 가지는 제1의 회전자판과, 제2의 스위칭 권선에 대향함과 동시에 제1의 회전 영구자석과 동극으로 대향한 복수개와 동수의 인접 자석이 이극이 되도록 원반상으로 배치된 제2의 회전 영구자석을 가지는 제2의 회전자판을 가지고, 제1, 제2의 스위칭용권선은 각각 제1, 제2의 전원부와 제1, 제2의 스위치부를 가지고 제1, 제2의 회전자판의 회전타이밍을 기준으로 제1, 제2의 회전자판의 제1, 제2의 회전 영구자석과 고정자의 제1, 제2의 고정 영구자석 중 어느 하나가 동극으로 대향하고 있을 때, 그것에 대응한 제1 또는 제2의 스위치부가 동작하는 것에 의해 제1 또는 제2의 전원부에서 제1 또는 제2의 스위칭용권선에 전류가 공급되어, 제1 또는 제2의 회전자판의 제1 또는 제2의 회전 영구자석과 고정자의 제1 또는 제2의 고정 영구자석 사이에 자계의 상호 작용이 발생하여, 제1 또는 제2의 회전자판의 회전이 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전동기의 제1의 스위칭권선의 권선부의 중앙부가 복수개의 제1의 고정 영구자석이 각각 서로 접하는 인접부에 대향하여 감겨져 제2의 스위칭권선의 권선부의 중앙부가 복수개의 제2의 고정 영구자석이 각각 서로 접하는 인접부에 대항하여 감겨있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전동기에 의하면 회전 토크의 크기는 각 영구자석의 자계 강도에 따라 결정되고, 이 자계에 의해 상호 작용을 제어하기 위한 스위칭용권선의 전류는 소전류로도 좋기 때문에 전동기에 필요한 전력이 적게 든다. 또한, 고정자와 회전자는 같은 회전축에 소정의 간극을 가지고 용이하게 배치할 수 있으므로 고도의 설계 및 제작 기술을 필요로 하지 않는다. 이것에 의해 소전력으로 동작 가능하고 간단한 전동기를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 전동기 구성을 나타내는 구성도;
도 2는 본 발명에 따른 고정자의 구성을 나타내는 고정자 구성도;
도 3은 본 발명에 따른 스위칭용권선의 접속 구성을 나타내는 접속 회로도;
도 4는 본 발명에 따른 링상코어와 고정자커버의 조립 구성을 나타내는 조립도;
도 5는 본 발명에 따른 회전자의 구성을 나타내는 회전자구성도;
도 6은 로터리 스위치와 회전축의 접속을 나타내는 접속도;
도 7은 전자 스위치에 의한 회로접속도;
도 8은 특허문헌 1의 동기전동기의 종단면도; 및
도 9는 특허문헌 2의 동기전동장치의 내부 구조를 나타내기 위한 일부 종단면도

본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 전동기 구성을 나타내는 구성도이다. 도 1에 있어서 전동기(200)는 한쪽에 4개로 구성되는 제1의 고정 영구자석(45)을 가지고, 다른 측에 해당 4개와 동수의 제2의 고정 영구자석(50)을 가지고 제1, 제2의 고정 영구자석의 서로 대향하는 자극이 이극이 되도록 배치된 고정자판(55)을 가지고 있다.

또한, 제1의 고정 영구자석(45) 측에 배치되고 고정된 제1의 링상코어(10)에 권선부와 간극부가 각각 4개로 분할되어 감긴 제1의 스위칭용권선(15)과, 제2의 고정 영구자석(50) 측에 배치되고 고정된 제2의 링상코어(12)에 권선부와 간극부가 각각 4개로 분할되어 감긴 제2의 스위칭용권선(20)을 가지고 있다.

게다가, 서로 회전축(60)으로 접속된 제1의 링상코어(10)에 대향한 상기 4개와 동수의 제1의 회전 영구자석(25)을 가지는 제1의 회전자(35)와, 제2의 링상코어(12)에 대향한 상기 4개와 동수의 제2의 회전 영구자석(30)을 가지는 제2의 회전자(40)를 가지고 있다. 제1의 회전 영구자석(25)과 제2의 회전 영구자석(30)의 대향하는 자극은 서로 동극이 되도록 배치되어 있다. 또한, 고정 영구자석의 수 및 회전 영구자석의 수가 함께 4개인 경우에 대해 설명하고 있지만, 동수인 경우 2 이상의 임의의 수라도 좋다.

고정자(55)와 제1의 링상코어(10)와 제2의 링상코어(12)는 고정자커버(85)에 의해 대좌(90)에 고정되어있다. 회전축(60)은 베어링(65,70)에 의해 지지되고, 고정자 커버(85)를 통해 대좌(95)에 고정되어있다. 제1의 스위칭용권선(15)에 접속된 제1의 스위치부(80) 및 제2의 스위칭용권선(20)에 접속되는 제2의 스위치부(85)는 각 회전축(60)에 고정되는 한편 브러쉬(80-1,80-2)를 통해 각각의 전원부(90-1,90-2)에 접속되고 회전자(35,40)의 회전 동작과 스위치부(80,85)의 스위치 동작과는 동기하여 동작한다. 다음 전동기(200)의 세부 구성에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 고정자의 구성을 나타내는 고정자 구성도이다. 고정자(55)의 한쪽에 4개의 제1의 고정 영구자석(45)을 가지고 다른 쪽에 동수인 4개의 제2의 고정 영구자석(50)을 가지고, 제1, 제2의 고정 영구자석(45,50)의 대향하는 4개의 자극이 서로 이극이 되도록 배치되고 있다. 이 고정자(55)는 고정자 커버(85)를 통해 대좌(90)에 고정되어있다.

도 3은 본 발명에 따른 스위칭용권선의 접속 구성을 나타내는 접속 회로도이다. 도 3a에 있어서 제1의 링상코어(10)에는 제1의 스위칭용권선(15)이 권선부와 간극부가 각각 4개로 분할되어 감겨있다. 제1의 스위칭용권선(15)의 양단에는 제1의 전원부(125-1), 제1의 스위치부(75-1) 및 역류 방지용 다이오드(130-1)가 직렬로 접속되어 폐회로를 구성하고 있다.

도 3b에 있어서 제2의 링상코어(12)에는 제2의 스위칭용권선(20)이 권선부와 간극부가 각각 4개로 분할되어 감겨있다. 또한, 제1, 제2의 스위칭용권선(15,20)의 권선부와 간극부는 서로 대향하도록 감겨있다. 제2의 스위칭용권선(20)의 양단에는 제2의 전원부(125-2), 제2의 스위치부(75-2) 및 역류 방지용 다이오드(130-2)가 직렬로 접속되어 폐회로를 구성하고 있다.

도 4는 본 발명에 따른 링상코어와 고정자 커버의 조립 구성을 나타내는 조립도이다. 제1의 링상코어(10)와 제2의 링상코어(12)는 서로 고정자(55)(미도시)를 사이에 두고 양쪽에 배치되어 동일의 고정자 커버(85)에 고정되는 한편 고정자 커버(85)는 대좌(90)에 고정되어있다.

도 5는 본 발명에 따른 회전자의 구성을 나타내는 회전자구성도이다. 도 5에 있어서 도 4에 나타난 제1의 링상코어(10)와 제2의 링상코어(12)에 각각 대향하여 4개의 제1의 회전 영구자석(25)을 가지는 제1의 회전자판(35)과, 4개의 제2의 회전 영구자석(30)을 가지는 제2의 회전자판(40)이 서로 회전축(60)으로 접속되어있다. 또한, 제1의 회전 영구자석(25)과 제2의 회전 영구자석(30)은 서로 동극에 대항하여 배치되어있다. 회전축(60)은 도 1에서 베어링(65,70)에 의해 지지 되고 고정자 커버(85)를 통해 대좌(90)에 고정되어있다.

도 6은 로터리 스위치와 회전축의 접속을 나타내는 접속도이다. 도 6a, 도 6b는 제1의 스위치부(75-1)와 제2의 스위치부(75-2)가 로터리 스위치로 구성되며 회전축(60)에 접속되어 있다. 제1의 스위치부(75-1)와 제2의 스위치부(75-2)로써 기능하는 각 로터리 스위치는 도 3a, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 제1의 전원부(125-1) 및 역류 방지용 다이오드(130 -1)와 직렬로 접속되어 제1의 스위칭용권선(15)과 폐회로를 구성하고 마찬가지로 제2의 전원부(125-2) 및 역류 방지용 다이오드(130-2)와 직렬로 접속되고, 제2의 스위칭용권선(20)과 폐회로를 구성하고 있다. 로터리 스위치의 단자 사이에는 로터리 스위치에 발생하는 스파크를 흡수하는 스파크흡수용 콘덴서(95-1,95-2)가 각각 접속되어있다. 이 로터리 스위치는 회전축(60)의 회전각에 따라 온오프한다.

도 7은 전자 스위치에 의한 회로 접속도이다. 도 6의 기계식 스위치인 로터리 스위치는 전자식 스위치인 파워 MOS(100-1,100-2)에 각각 대치되어도 좋다. 도 7a, 도 7b에 있어서 도 5에 나타난 제1 및 제2의 회전자(35,40)의 회전각을 검출하는 제1 및 제2의 홀센서(미도시)의 출력이 저항(110-1,110-2)을 통해 파워 MOS(120-1,120-2)의 게이트에 각각 입력되어 스위칭소자로써 기능한다. 저항(105-1,105-2)은 게이트에 바이어스 전압을 생성하고 있다. 또한, 파워 MOS(100-1,100-2)는 제1의 전원부(125-1), 제2의 전원부(125-2) 및 역류 방지용 다이오드(130-1,130-2)와 각각 직렬로 접속되어 제1의 스위칭용권선(15) 및 제2의 스위칭용권선(22)과 폐회로를 구성하고 있다. 파워 MOS(120-1,120-2)의 일단과 접지 사이에는 스파크 흡수용 콘덴서(115-1,115-2)가 각각 접속되어있다.

다음 도 1에 있어서, 전동기(200)의 동작에 대해 설명하기 전에 도 1에 표시된 각 영구자석의 위치 관계에 있어서 제1의 회전자판(35)과 제2의 회전자판(40)과 게다가 고정자(55)가 각각 독립한 회전축을 가지도록 구성한 경우를 설명한다. 이러한 구성에 있어서 제1의 링상코어(10)의 제1의 스위칭용권선(15)에 전류를 흘리지 않은 상태에서 제1의 회전자판(35)을 예를 들면 수동에 의해 회전시킨 경우, 고정자(55)는 정지 상태를 계속 유지한다. 그런데 제1의 스위칭용권선(15)에 전류를 흘린 상태에서 제1의 회전자판(35)을 회전시킨 경우에는 대향하는 회전 영구자석(25)과 고정 영구자석(45)의 이극끼리 서로 당기도록 고정자(55)는 제1의 회전자판(35)의 회전에 추종하여 회전을 개시한다. 이렇게 제1의 회전자판(35)과 고정자(55)의 자계에 의한 상호 작용을 제1의 스위칭용권선(15)의 전류로 제어할 수 있다.

또한, 제2의 링상코어(12)의 제2의 스위칭용권선(20)에 전류를 흘리지 않은 상태에서 제2의 회전자판(40)을 회전시킨 경우, 고정자(55)는 정지 상태를 유지한 상태이다. 이에 대해 제2의 회전자판(40) 또는 고정자(55) 중 하나를 제지시킨 상태에서 제2의 스위칭용권선(20)에 전류를 흘렸을 경우, 대향하는 회전 영구자석(30)과 고정 영구자석(55)의 대향한 균형이 약간 무너지면 서로 흡인 반발력에 의해 제지되지 않은 제2의 회전자판(40) 또는 고정자(55)가 회전을 개시한다. 이 경우도 마찬가지로 제2의 회전자판(40)과 고정자(55)의 자계에 의해 상호 작용을 제2의 스위칭용권선(20)의 전류로 제어할 수 있다.

상기의 회전 제어 동작을 바탕으로 도 1의 구성에 있어서 회전 동작을 설명한다. 제2의 스위칭용권선(20)에 전류를 흘린 상태에서 대향하는 회전 영구자석(30)과 고정 영구자석(55)의 대향한 균형이 약간 무너지면 서로 흡인 반발력에 의해 제2의 회전자판(40)이 회전을 개시한다. 이 때, 대향하는 제1의 회전자판(35)의 회전 영구자석(25)과 고정자(55)의 고정 영구자석(45)의 이극끼리 서로 당기는 것에 의해 회전의 제동력이 되지 않도록, 제1의 스위칭용권선(15)으로의 전류는 차단되어있다.

이 회전에 의해 제1의 회전자판(35)의 회전 영구자석(25)과 고정자(55)의 고정 영구자석(45)의 위치 관계와, 제2의 회전자판(40)의 회전 영구자석(30)과 고정자(55)의 고정 영구자석(50)의 위치 관계가 바뀐다. 이 상태에서 제1의 스위칭용권선(15)에 전류를 흘리면 회전의 관성에 의해 대향하는 회전 영구자석(30)과 고정 영구자석(55)의 대향한 균형이 약간 무너질 때 서로 흡인 반발력에 의해 제1의 회전자판(35)이 회전축(60)의 회전을 지속하도록 동작한다. 이 때 마찬가지로 대향하는 제2의 회전자판(40)의 회전 영구자석(30)과 고정자(55)의 고정 영구자석(50)의 이극끼리 서로 당기는 것에 의해 회전의 제동력이 되지 않도록 제2의 스위칭용권선(20)으로의 전류는 차단된다.

이와 같이, 제1의 스위칭용권선(15) 및 제2의 스위칭용권선(20)에 전류 공급을 제1의 스위치부(75-1)와 제2의 스위치부(75-2)에 의해 전환 제어하는 것에 의해 전동기(200)는 회전을 지속한다. 이 제1의 스위치부(75-1)와 제2의 스위치부(75-2)의 전류 전환 제어는 도 6 및 도 7에 있어서 설명했던 대로, 기계식 스위치의 로터리 스위치에 의해 회전축(60)의 회전각에 따라 온오프해도 좋고 전자식 스위치인 파워 MOS(100-1,100-2)에 각각 대치되어도 좋다.

또한, 제1의 스위칭용권선(15) 및 제2의 스위칭용권선(20)에 공급되는 전류의 방향은 회전 방향에 대해 한정되는 것은 없다. 회전 토크의 크기는 각 영구자석의 자계의 강도에 결정되고, 스위칭용권선의 전류는 이 자계에 의해 상호 작용을 제어할 만큼의 소전류로도 좋다. 이 때문에 도 3에서 나타난 바와 같이 제1, 제2의 링상코어(10,12)에는 제1, 제2의 스위칭용권선(15,20)이 권선부와 간극부가 각각 4개로 분할되어 서로 대향하도록 감겨있다. 제1, 제2의 스위칭용권선(15,20)의 양단에는 제1, 제2의 전원부(125-1,125-2), 제1, 제2의 스위치부(75-1,75-2) 및 역류 방지용 다이오드(130-1,130-2)가 직렬로 접속되어서 폐회로를 구성하고 있다.

이 구성에 있어서, 제1의 회전자판(35) 및 제2의 회전자판(40)이 회전하는 것에 의해 회전 영구자석(25,30)의 각각 형성되는 자로가 각각 제1의 스위칭용권선(15) 및 제2의 스위칭용권선(20)의 권선부를 관통하고 각 권선부에는 유기기전력이 발생한다. 이 유기기전력에 의한 각 전류와 제1, 제2의 전원부(125-1,125-2)에 의한 전류를 가산하여 흘리는 것에 의해 각 전원부에서 스위칭용권선의 전류를 더욱 감소할 수 있다.

제1의 스위칭용권선(15) 및 제2의 스위칭용권선(20)의 권선부에 유기되는 기전력의 전류 방향이 각 전원부로부터 공급되는 스위칭용권선의 전류 방향과 다른 경우, 역전류 방지용 다이오드(130-1,130-2)에 의해 저지된다. 이 역방향의 전류가 흐르는 타이밍과 회전을 유지하기 위해 스위칭용권선의 전류를 오프하는 스위치부의 타이밍과 동기시키는 것에 의해 다이오드를 생략하는 것도 가능하다.

또한, 회전의 개시 방향을 일정하게 하기 위해 기동용에 소형 모터를 설치해도 좋고, 본 발명의 전동기의 2조를 커플링 등으로 직결하고, 각 회전자의 회전 영구자석의 배열 각도를 조금 트는 것에 의해 정지 상태로부터 기동해도 좋다. 게다가 제1의 스위치부(75-1)와 제2의 스위치부(75-2)의 전류 전환 타이밍을 제어하는 것에 의해 회전 속도 및 구동력을 제어할 수 있는 한편 회전 방향을 제어할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 회전 토크의 크기는 각 영구자석의 자계의 강도에 따라 결정되고, 이 자계에 의한 상호 작용을 제어하기 위한 스위칭용권선의 전류는 소전류로 좋기 때문에, 전동기에 필요한 전력이 적게 든다. 또한, 스위칭용권선에 유기되는 기전력의 전류를 이용하는 것에 의해 전원부로부터의 전류 공급은 더 작은 전류로 할 수 있다. 고정자와 회전자는 같은 회전축에 소정의 간극을 용이하게 배치할 수 있으므로 고도의 설계 및 제작 기술을 필요로 하지 않는다. 이것에 의해 소전력으로 동작 가능하고 간단한 전동기를 제공할 수 있게 된다.

10 : 제1의 링상코어 12 : 제2의 링상코어
15 : 제1의 스위칭용권선 20 : 제2의 스위칭용권선
25 : 제1의 회전 영구자석 30 : 제2의 회전 영구자석
35 : 제1의 회전자판 40 : 제2의 회전자판
42 : 제2의 회전 영구자석 45 : 제1의 고정 영구자석
50 : 제2의 고정 영구자석 55 : 고정자
60 : 회전축 65 : 제1의 베어링
70 : 제2의 베어링 75-1,2 : 스위치부
85 : 고정자 커버 90 : 대좌
95-1,2 : 스파크 흡수용 콘덴서 100-1,2 : 파워 MOS
105-1,2 : 저항 110-1,2 : 저항
125-1 : 제1의 전원부 125-2 : 제2의 전원부
130-1,2 : 역류 방지용 다이오드 200 : 전동기

Claims

한쪽에 복수개로 구성되는 제1의 고정 영구자석을 가지고 다른쪽에 상기 복수개와 동수인 제2의 고정 영구자석을 가지고, 상기 복수개의 제1, 제2의 고정 영구자석은 인접한 자석이 이극이 되도록 원반상으로 배치되는 한편 서로 대향하는 자극이 이극이 되도록 배치된 고정자와,
권선부와 간극부에 분할된 분할수가 상기 복수개와 동수로 분할되어 감겨진 제1의 스위칭권선을 가지고, 상기 제1의 고정 영구자석 측에 배치되어 고정된 제1의 링상코어와,
권선부와 간극부에 분할된 분할수가 상기 복수개와 동수로 분할되어 감겨진 제2의 스위칭권선을 가지고, 상기 제2의 고정 영구자석 측에 배치되어 고정된 제2의 링상코어와,
서로 구동축으로 연결된 상기 제1의 스위칭권선에 대향한 상기 복수개와 동수의 인접한 자석이 이극이 되도록 원반상으로 배치된 제1의 회전 영구자석을 가지는 제1의 회전자판과, 상기 제2의 스위칭권선에 대향함과 동시에 상기 제1의 회전 영구자석과 동극으로 대향한 상기 복수개와 동수의 인접한 자석이 이극이 되도록 원반상에 배치된 제2의 회전 영구자석을 가지는 제2의 회전자판을 가지고,
상기 제1, 제2의 스위칭용권선은 각각 제1, 제2의 전원부와 제1, 제2의 스위치부를 가지고,
상기 제1, 제2의 회전자판의 회전타이밍 기준으로 상기 제1, 제2의 회전자판의 상기 제1, 제2의 회전 영구자석과 상기 고정자의 상기 제1, 제2의 고정 영구자석 중 하나가 동극으로 대향하고 있을 때, 그것에 대응한 상기 제1 또는 제2의 스위치부가 동작하는 것에 의해 상기 제1 또는 제2의 전원부로부터 상기 제1 또는 제2의 스위칭용권선에 전류가 공급되고, 상기 제1 또는 제2의 회전자판의 제1 또는 제2의 회전 영구자석과 상기 고정자의 상기 제1 또는 제2의 고정 영구자석 사이에 자계의 상호 작용이 발생하여 상기 제1 또는 제2의 회전자판의 회전이 제어되는 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1항에 있어서, 상기 제1의 스위칭권선의 상기 권선부의 중앙부가 상기 복수개의 제1의 고정 영구자석이 각각 서로 접하는 인접부에 대향하여 감기고,
상기 제2의 스위칭권선의 상기 권선부의 중앙부가 상기 복수개의 제2의 고정 영구자석이 각각 서로 접하는 인접부에 대항하여 감겨있는 것을 특징으로 하는 전동기.