KR101163516B1 - 영구자석을 이용한 고정자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 영구자석을 이용한 고정자는 모터 또는 발전기의 회전자의 둘레에 배치되는 영구자석을 이용한 모터의 고정자에 있어서, 중앙부에 자석설치부를 구비하는 다수의 자석설치부재가 케이스 내부면 둘레에 고정 배치되어 다수의 자석설치부재의 자석설치부가 상기 케이스의 중심을 향하게 되며, 영구자석이 다수의 자석설치부재의 자석설치부에 각각 삽입되어 영구자석의 두 개의 극이 상기 자석설치부재의 측면을 향하게 되고, 영구자석에 의해 두 개의 극으로 형성되는 자성체가 영구자석의 양측에 각각 밀착되어 영구자석과 함께 상기 자석설치부재의 자석설치부에 삽입 고정되는 것으로 이루어진다.
따라서 본 발명은 케이스의 내부 둘레면에 조립식으로 설치되기 때문에 고정자의 조립성 향상에 따라 모터 또는 발전기 전체의 조립성을 용이하게 향상할 수 있으며, 영구자석에 형성되는 두 개의 극으로 각각 형성되는 자성체에 의해 영구자석의 형성된 두 개의 극을 모두 이용하기 때문에 영구자석 대비 고정자의 극수를 용이하게 증대하고, 고정자의 극수를 증대함으로써 영구자석 대비 모터의 회전력을 용이하게 증대할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

Description

영구자석을 이용한 고정자{STATOR OF MORTOR AND GENERATOR}

본 발명은 모터와 발전기에 사용되는 영구자석을 이용한 고정자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각각의 영구자석의 두 개의 극을 모두 이용함으로써 영구자석 대비 고정자의 극수를 용이하게 증대할 수 있을 뿐만 아니라 영구자석 대비 모터의 회전력을 용이하게 증대할 수 있으며, 조립식으로 설치할 수 있도록 함으로써 고정자의 조립성을 용이하게 향상할 수 있도록 하는 영구자석을 이용한 고정자에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전기에너지를 기계에너지로 바꾸는 것이고, 발전기는 기계에너지를 전기에너지로 바꾸는 것이며, 상기 모터와 발전기에는 자석을 이용한 고정자가 구비되어 있는 바, 상기 고정자는 모터와 발전기에서 고정되어 있는 부분을 통칭하는 것이다.

예컨대 모터는 자속밀도가 테슬러의 자기장 내에서 자기장과 직각으로 길이의 도체를 설치하고 전류를 흐르게 할 때 발생하는 힘을 이용하게 되며, 전원에 따라 직류전동기와 교류전동기로 대별된다.

여기서 상기 모터의 고정자는 계철이라고 하는 철심이 있고 상기 철심에 계자권선을 감아서 전류를 흐르게 하여 여자시키며, 극수는 2극, 3극, 6극 등이 있고 모터의 용량과 회전속도에 따라서 결정되며, 모터의 회전자는 방사상으로 형성되는 코어에 코일을 권선하여 상기 고정자의 중앙부에서 회전될 수 있는 것이다.

그리고 상기와 같은 코일 권선 방식의 고정자의 경우에는 전류를 가감하여 자기극의 세기를 가변시켜서 모터의 회전속도를 바꿀 수 있다.

또한 모터의 고정자는 다른 예로서 모터케이스의 내부에 다수의 영구자석을 등간격으로 고정 배치하여 일정한 자기장을 발생시키며, 다수의 영구자석 사이에 회전자를 배치하게 된다.

물론 상술한 바와 같은 고정자는 발전기에도 그대로 사용되고 있다.

그러나 종래의 고정자는 모터 또는 발전기의 크기와 극수에 따라 고정자를 권선하는 철심을 다수개 형성하여 철심에 코일을 권선하기 때문에, 모터 등의 크기와 극수에 맞는 형태로 형성할 수밖에 없어 코일의 권선 과정이 복잡하여 작업이 불편하며, 영구자석을 사용할 경우에 중심으로 향하는 극성만이 이용되기 때문에, 각각의 영구자석에 형성되는 두 개의 극을 이용하지 못하여 극수를 늘리기에 한계가 있다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 각각의 영구자석에 형성되는 두 개의 극을 모두 이용함으로써 영구자석 대비 고정자의 극수를 용이하게 증대함은 물론 고정자의 극수를 증대함으로써 영구자석 대비 모터의 회전력을 용이하게 증대할 수 있으며, 조립식으로 설치함으로써 모터의 조립성을 용이하게 향상할 수 있는 영구자석을 이용한 모터의 고정자를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 모터 또는 발전기의 회전자의 둘레에 배치되는 영구자석을 이용한 고정자에 있어서, 중앙부에 자석설치부를 구비하는 다수의 자석설치부재가 케이스 내부면 둘레에 고정 배치되어 다수의 자석설치부재의 자석설치부가 상기 케이스의 중심을 향하게 되며, 영구자석이 다수의 자석설치부재의 자석설치부에 각각 삽입되어 영구자석의 두 개의 극이 상기 자석설치부재의 측면을 향하게 되고, 영구자석에 의해 두 개의 극으로 형성되는 자성체가 영구자석의 양측에 각각 밀착되어 영구자석과 함께 상기 자석설치부재의 자석설치부에 삽입 고정되는 것으로 이루어지는 영구자석을 이용한 고정자를 제공한다.

더우기 본 발명은 모터 또는 발전기의 회전자의 둘레에 배치되는 영구자석을 이용한 고정자에 있어서, 영구자석에 의해 두 개의 극으로 형성되는 자성체가 영구자석의 양측에 각각 밀착되고, 상기 자성체와 영구자석으로 구성된 셋트의 다수 개가 케이스 내부면 둘레를 따라 배열 고정되는 것으로 이루어지는 영구자석을 이용한 고정자를 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 영구자석을 이용한 고정자는 케이스의 내부 둘레면에 조립식으로 설치되기 때문에 고정자의 조립성 향상할 수 있으며, 영구자석에 형성되는 두 개의 극으로 각각 형성되는 자성체에 의해 영구자석의 형성된 두 개의 극을 모두 이용하기 때문에 영구자석 대비 고정자의 극수를 용이하게 증대하고, 고정자의 극수를 증대함으로써 영구자석 대비 모터의 회전력을 용이하게 증대할 수 있다는 이점이 있다.

도 1과 도 2는 본 발명에 의한 영구자석을 이용한 고정자의 일 예를 나타내는 모터 또는 발전기의 개략적인 단면도와 발췌 사시도이다.
도 3과 도 4는 본 발명에 의한 영구자석을 이용한 고정자의 다른 예에 나타내는 모터 또는 발전기의 개략적인 단면도와 발췌 사시도이다.
도 5와 도 6은 본 발명에 의한 영구자석을 이용한 고정자의 또다른 예를 나타내는 모터 또는 발전기의 개략적인 단면도와 발췌 사시도이다.
도 7과 도 8은 본 발명에 의한 영구자석을 이용한 고정자의 또다른 예를 각각 나타내는 모터 또는 발전기의 개략적인 단면도와 발췌 사시도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명에 의한 영구자석을 이용한 모터 또는 발전기의 고정자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 본 발명에서는 모터에 관하여 설명하는 것이나, 설명하지 않았지만 발전기에도 그대로 적용할 수 있다.

본 발명에 의한 고정자는 모터(1)의 회전자(2)의 둘레에 배치됨과 아울러 상기 모터(1)의 케이스(3)의 내부 둘레에 고정되는 구조이다.

특히 본 발명에 의한 고정자는 중앙부에 자석설치부(11a)를 구비하는 다수의 자석설치부재(11)를 구비하며, 영구자석(12)의 양측에 각각 밀착되는 자성체(13)가 영구자석(12)과 함께 다수의 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a)에 각각 삽입되는 구조로 이루어진다.

여기서 다수의 자석설치부재(11)는 상기 모터(1)의 케이스(3) 내부면 둘레에 고정 배치되며, 각각의 자석설치부(11a)가 상기 케이스(3)의 중심을 향하게 된다.

상기 영구자석(12)는 다수의 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a)에 두 개의 자성체(13)과 함께 각각 삽입되며, 상기 영구자석(12)의 두 개의 극이 상기 자석설치부재(11)의 측면을 향하게 된다.

상기 자성체(13)는 상기 영구자석(12)의 양측에 각각 밀착되어 상기 영구자석(12)에 의해 두 개의 극으로 각각 형성되며, 상기 영구자석(12)과 함께 상기 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a)에 삽입 고정된다.

물론 상기 영구자석(12)와 자성체(13)가 상기 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a)에 억지끼움 방식으로 삽입 고정될 수 있으며, 또한 상기 영구자석(12)와 자성체(13)가 상기 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a)에 접착제로 접착되어 삽입 고정될 수도 있다.

또한 상기 영구자석(12)은 자기력이 강한 네오디움 자석 등을 이용하게 되고, 상기 자성체(13)는 철판이나 판상의 강자성체 등을 사용하게 되며, 상기 자석설치부재(11)는 합성수지, 알루미늄 재질 등과 같은 비자성체로 형성함이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 영구자석을 이용한 모터의 고정자는 하나의 영구자석(12)에 형성되는 두 개의 극이 두 개의 자성체(13)에 각각 형성되는 것이므로, 하나의 영구자석(12)에 형성되는 두 개의 극이 자성체(13)을 통하여 회전자(2)를 회전시키는 자기력으로 작용하게 되는 것이다.

다시 말하면 도 1에 도시한 바와 같이, 영구자석(12)의 숫자는 8개 이나, 영구자석(12)에 대하여 두 개의 자성체(13)에 각각의 극을 형성하게 되어 고정자 전체의 극수는 16 극이 되는 것이어서 고정자의 극수를 간편하게 증대할 수 있는 것이다.

더우기 고정자를 조립할 때, 다수의 자석설치부재(11)에 영구자석(12)과 자성체(13)를 각각 결합한 뒤, 케이스(3) 내부 둘레에 배치 고정하는 것이므로 고정자의 조립이 매우 간편하다.

한편 본 발명은 다른 예로서 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 자석설치부재(11)의 양측에 제1핀설치구멍(11b)이 형성됨과 아울러 상기 제1핀설치구멍(11b)과 일치하는 제2핀설치구멍(12a,13a)이 영구자석(12)과 자성체(13)에 형성될 수 있다.

상기 영구자석(12)의 양측에 각각 밀착되는 자성체(13)가 영구자석(12)과 함께 상기 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a)에 삽입되여 제1핀설치구멍(11b)과 제2핀설치구멍(12a,13a)을 상호 일치시킨다.

그리고 상호 일치된 제1핀설치구멍(11b)과 제2핀설치구멍(12a,13a)에 핀(14)을 삽입 고정되여, 상기 핀(14)에 의해 상기 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a) 내에서 영구자석(12)과 자성체(13)를 고정하는 것이다.

다른 한편 본 발명은 또다른 예로서 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 자석설치부재(11)가 제1자석설치부재(21)와 제2자석설치부재(31)로 분할되며, 상기 제1자석설치부재(21)에는 상기 영구자석(12)과 자성체(13)를 배치하는 자석설치부(11a)가 형성됨과 아울러 상기 자석설치부(11a) 내에 자석고정부(21a)가 돌출 형성되고, 상기 제2자석설치부재(31)에는 상기 자석고정부(21a)를 삽입하는 삽입구멍(31a)이 형성된다.

상기 제1자석설치부재(21)의 자석고정부(21a)와 일치하는 제2핀설치구멍(12a,13a)이 영구자석(12)과 자성체(13)에 각각 형성되고, 상기 영구자석(12)의 양측에 각각 밀착되는 자성체(13)가 영구자석(12)과 함께 상기 제1자석설치부재(21)의 자석설치부(11a)에 배치되면서 상기 영구자석(12)과 자성체(13)의 제2핀설치구멍(12a,13a)에 상기 제1자석설치부재(21)의 자석고정부(21a)가 삽입된다.

그리고 상기 영구자석(12)과 자성체(13)의 제2핀설치구멍(12a,13a)을 관통하는 자석고정부(21a)가 상기 제2자석설치부재(31)의 삽입구멍(31a)에 삽입됨과 아울러 제1자석설치부재(21)와 제2자석설치부재(31)가 일체로 고정되는 것이다.

물론 상기 제1자석설치부재(21)와 제2자석설치부재(31)는 접착제로 접착하거나 도 6에 도시한 바와 같이 제1자석설치부재(21)의 측면 가장자리부에는 다수의 삽입홈(21b)이 형성되고, 상기 제2자석설치부재(31)의 측면 가장자리부에는 상기 삽입홈(21b)과 대응하는 다수의 삽입돌기(31b)를 형성하여 조립 작업을 간편하게 할 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 영구자석을 이용한 모터의 고정자는 다수의 자석설치부재(11)에 영구자석(12)와 자성체(13)를 각각 결합한 뒤, 모터(1)의 케이스(3)의 내부 둘레면에 간편하게 배치 고정할 수 있으며, 도 1, 도 3, 도 5에 도시한 바와 같이 하나의 영구자석(12)에 형성되는 두 개의 극이 두 개의 자성체(13)을 각각 자화하여 회전자(2)를 회전시키는 자기력으로 작용하여 영구자석 대비 고정자의 극수를 크게 증대할 수 있다.

더우기 본 실시예에서는 하나의 영구자석(12)으로 두 개의 극수가 되어 영구자석(12)의 숫자의 2배가 되는 고정자의 극수를 나타내는 것이나, 상기 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a)에 삽입 고정되는 영구자석과 자성체를 조정하여 영구자석(12)의 숫자의 3/2배가 되는 고정자의 극수를 나타낼 수도 있다.

즉 자성체(13)를 개재한 두 개의 영구자석(12)의 양측에 자성체(13)를 각각 배치하여 두 개의 영구자석(12)과 세 개의 자성체(13)를 상기 자석설치부재(11)의 자석설치부(11a)에 삽입 고정하면 영구자석(12)의 숫자의 3/2배가 되는 고정자의 극수를 나타낼 수 있다.

이렇게 본 발명에서는 영구자석 대비 자성체의 숫자를 조정하여 모터 회전자의 극수를 쉽게 조정할 수 있는 것이다.

한편 본 발명에서는 보다 단순한 구조로 모터 또는 발전기의 고정자를 형성할 수 있는 바, 이는 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이 영구자석(12)에 의해 두 개의 극으로 형성되는 자성체(13)가 상기 영구자석(12)의 양측에 각각 밀착되고, 상기 자성체(13)와 영구자석(12)으로 구성된 셋트의 다수 개가 케이스(3) 내부면 둘레를 따라 배열 고정되는 구조로 이루어진다.

즉 도 7에 도시한 바와 같이, 영구자석(12)의 두 개의 극에 각각 부착되는 자성체(13)를 셋트로 구성하고, 다수의 셋트를 케이스(3)의 내부면 둘레를 따라 배열됨과 아울러 우레탄이나 접착제 등으로 케이스(3) 내부에 부착되거나 케이스(3)의 구조를 가변하여 영구자석(12)와 자성체(13)로 구성된 셋트의 다수 개를 케이스(3) 내부에 고정될 수 있다.

또한 도 8에 도시한 바와 같이, 영구자석(12)의 두 개의 극에 각각 부착되는 자성체(13)가 일체로 형성되는 구조에 적용될 수 있다.

다시 말하면 자성체(13)의 구조를 변경한 것으로서, 자성체(13)의 내부에 홈 형상을 형성하고, 상기 홈에 영구자석(12)를 삽입하면, 영구자석(12)의 두 개의 극이 자성체(13)에 형성될 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 고정자도 상술한 바와 같이 작용하므로 이하 그 작용 설명을 생략한다.

1 : 모터 2 : 회전자
3 : 케이스 11 : 자석설치부재
11a : 자석설치부 11b : 제1핀설치구멍
12 : 영구자석 12a,13a : 제2핀설치구멍
13 : 자성체 21,31 : 제1,제2자석설치부재
21a : 자석고정부 21b : 삽입홈
31a : 삽입구멍 31b : 삽입돌기

Claims (4)

1. 모터 또는 발전기의 회전자의 둘레에 배치되는 영구자석을 이용한 고정자에 있어서,
   중앙부에 자석설치부를 구비하는 다수의 자석설치부재가 케이스 내부면 둘레에 고정 배치되어 다수의 자석설치부재의 자석설치부가 상기 케이스의 중심을 향하게 되며,
   영구자석이 다수의 자석설치부재의 자석설치부에 각각 삽입되어 영구자석의 두 개의 극이 상기 자석설치부재의 측면을 향하게 되고,
   상기 영구자석에 의해 두 개의 극으로 형성되는 자성체가 영구자석의 양측에 각각 밀착되어 영구자석과 함께 상기 자석설치부재의 자석설치부에 삽입 고정되는 것으로 이루어지는 영구자석을 이용한 고정자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 자석설치부재의 양측에 제1핀설치구멍이 형성됨과 아울러 상기 제1핀설치구멍과 일치하는 제2핀설치구멍이 영구자석과 자성체에 형성되며, 상기 영구자석의 양측에 각각 밀착되는 자성체가 영구자석과 함께 상기 자석설치부재의 자석설치부에 삽입되고, 상호 일치된 제1핀설치구멍과 제2핀설치구멍에 삽입 고정되는 핀이 상기 자석설치부재의 자석설치부 내에서 영구자석과 자성체를 고정하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 고정자.
3. 제1항에 있어서,
   상기 자석설치부재가 제1자석설치부재와 제2자석설치부재로 분할되고, 상기 제1자석설치부재에 영구자석과 자성체를 배치하는 자석설치부가 형성됨과 아울러 상기 자석설치부 내에 자석고정부가 돌출 형성되고, 상기 제2자석설치부재에 상기 자석고정부를 삽입하는 삽입구멍이 형성되며, 상기 제1자석설치부재의 자석고정부와 일치하는 제2핀설치구멍이 영구자석과 자성체에 각각 형성되고, 상기 영구자석의 양측에 각각 밀착되는 자성체가 영구자석과 함께 상기 제1자석설치부재의 자석설치부에 배치되면서 상기 영구자석과 자성체의 제2핀설치구멍에 상기 제1자석설치부재의 자석고정부가 삽입되고, 상기 영구자석과 자성체의 제2핀설치구멍을 관통하는 자석고정부가 제2자석설치부재의 삽입구멍에 삽입됨과 아울러 제1자석설치부재와 제2자석설치부재가 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 고정자.
4. 모터 또는 발전기의 회전자의 둘레에 배치되는 영구자석을 이용한 고정자에 있어서,
   영구자석에 의해 두 개의 극으로 형성되는 자성체가 영구자석의 양측에 각각 밀착되고, 상기 자성체와 영구자석으로 구성된 셋트의 다수 개가 케이스 내부면 둘레를 따라 배열 고정되는 것으로 이루어지는 영구자석을 이용한 고정자.

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