KR101200267B1 - Motor Using Permanent Magnet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영구자석을 이용한 모터가 개시된다.
본 발명은 영구자석 또는 전자석과, 이 영구자석 또는 전자석의 중심에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축으로 이루어지는 회전자와;
회전자의 둘레에 구비되면서 전류가 인가되면 자화가 형성되도록 하는 전자석으로 이루어진 고정자;를 포함하여 구성되는 모터로서,
상기 고정자는, 전자석의 바깥방향으로 전자석의 자화시 자기력이 합해져서 회전자를 회전시킬 수 있도록 영구자석이 더 포함된 구조이다.
이러한 본 발명은 통상적인 모터에 있어서, 전자석으로 이루어진 고정자에 영구자석을 더 포함하여, 전자석에 전류가 인가되지 않는 경우에는 차폐되어 영구자석의 자기력이 전달되지 못하고 있다가 전자석에 전류가 인가되어 자화가 이루어지면, 영구자석의 자기력이 전자석의 자기력과 합해져서 회전자에 전달되므로 동일 입력량의 전기에너지인 경우에, 종래에 비해 출력효율이 더 증대될 수 있는 효과가 있다. The present invention discloses a motor using a permanent magnet.
The present invention is a permanent magnet or electromagnet, and a rotor consisting of a rotating shaft coupled to the center of the permanent magnet or electromagnet for transmitting a rotational force;
A motor comprising: a stator made of an electromagnet provided around the rotor to form magnetization when a current is applied thereto,
The stator is a structure that further includes a permanent magnet so as to rotate the rotor by the magnetic force when the magnetization of the electromagnet in the outer direction of the electromagnet.
The present invention, in the conventional motor, further comprises a permanent magnet in the stator made of an electromagnet, when the current is not applied to the electromagnet is shielded and the magnetic force of the permanent magnet is not transmitted, the current is applied to the electromagnet magnetized When the magnetic force of the permanent magnet is combined with the magnetic force of the electromagnet and transmitted to the rotor, when the electric energy of the same input amount is achieved, the output efficiency can be further increased as compared with the related art.
Description
본 발명은 영구자석을 이용한 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자속밀도를 높여서 모터의 출력효율을 증대시킬 수 있도록 한 것이다.
The present invention relates to a motor using a permanent magnet, and more particularly, to increase the magnetic flux density to increase the output efficiency of the motor.
일반적으로, 모터는 전기에너지를 기계에너지로 변환시키는 회전장치로서, 직류전원에 의해 구동되는 직류모터와 교류전원에 의해 구동되는 교류모터로 구분된다. In general, a motor is a rotary device that converts electrical energy into mechanical energy, and is divided into a DC motor driven by a DC power source and an AC motor driven by an AC power source.
이중에서, 직류모터는 영구자석으로 이루어진 고정자와, 이 고정자와 인력 및 척력에 의해 회전이 이루어지도록 하는 회전자로 구성되고, 상기 회전자는 회전축에 고정 및 설치되어 회전이 이루어지도록 하는 철심과, 이 철심에 권선되어 인가되는 전류에 의해 철심이 전자석 성질을 갖게 하는 코일과, 상기 코일에 전류의 방향을 주기적으로 바꾸어서 공급하기 위한 정류자(commutator)로 구성된다. Among these, the DC motor is composed of a stator made of a permanent magnet, and the rotor to rotate by the stator and the attraction force and repulsive force, the rotor is fixed and installed on the rotating shaft and the iron core to be rotated, It consists of a coil that makes the iron core electromagnetized by the current wound on the iron core and a commutator for periodically changing the direction of the current to the coil.
또한, 반대의 구조를 가지는 직류모터로서, 영구자석을 갖는 회전자와, 이 회전자의 영구자석에 대하여 회전자장을 발생시키는 고정자와, 이 고정자를 여자시키는 수단을 갖는 구조이며, 고정자를 여자수단에 의해 순차적으로 여자시켜서 회전자장을 발생시키고, 이 회전자장에 대하여 회전자에 배치된 영구자석이 인력 및 척력을 반복하는 것에 의해 회전자가 회전하게 된다. In addition, the DC motor having the opposite structure is a structure having a rotor having a permanent magnet, a stator for generating a magnetic field for the permanent magnet of the rotor, and a means for exciting the stator. Are sequentially excited to generate a rotating magnetic field, and the rotor rotates when the permanent magnet disposed on the rotor with respect to the rotating magnetic field repeats the attraction and repulsive force.
또한, 직류모터의 종류 중에는 브러시(brush)타입과, 브러시리스(brushless) 타입의 직류모터가 있는데, 브러시 타입의 직류모터는 회전자와 접촉되어 철심에 권선된 코일에 전류를 공급하는 브러시가 갖추어진 구조이고, 상기 코일에 전류방향을 주기적으로 바꾸어서 공급하기 위한 정류자가 더 구비되어 있다. In addition, among the types of DC motors, there are a brush type and a brushless type DC motor. A brush type DC motor is provided with a brush that supplies current to a coil wound on an iron core in contact with a rotor. It is a true structure, and is further provided with a commutator for supplying the coil to change the current direction periodically.
한편, 브러시리스 타입의 직류모터는 이러한 브러시 및 정류자가 없는 구조로서, 기계적 또는 전기적인 노이즈(noise)를 줄이고 저속에서 고속까지 다양한 속도가 제어가능한 장점이 있다.
On the other hand, the brushless DC motor is a structure without such a brush and a commutator, there is an advantage that can control a variety of speed from low to high speed to reduce mechanical or electrical noise (noise).
이러한 종래의 대부분의 직류모터는 영구자석 또는 철심, 코일 등으로 이루어진 전기자로 구성되는 회전자와, 이 회전자의 둘레에 형성되면서 전기자 또는 영구자석으로 이루어진 고정자로 구성되어서 전류를 공급하면, 회전자가 회전하여 동력을 얻도록 하는 회전장치로서, 영구자석은 한정된 규격으로 구비되어 있으므로, 출력 또한 한정될 수밖에 없다.Most of the conventional DC motor is composed of a rotor consisting of an armature consisting of a permanent magnet or an iron core, a coil, and the like, and formed around the rotor and consisting of an armature or a stator made of a permanent magnet to supply current, As a rotating device to rotate to obtain power, the permanent magnet is provided in a limited standard, the output is also limited.
예를 들어, 입력되는 전기에너지를 낮추기 위해서는 소비전력을 낮추어야 하는데, 그러기 위해서는 낮은 전압에서 많은 전류를 흐르게 하기 위해서 모터의 저항(임피던스)을 낮추어야 하며, 저항을 낮추기 위해서는 모터의 철심에 권선된 코일의 권선수를 낮추어야 저항값이 낮아질 수 있는 것이다. For example, in order to lower the input electrical energy, the power consumption must be lowered. To this end, the resistance (impedance) of the motor must be lowered in order to allow a large current to flow at a low voltage, and in order to lower the resistance, the coil wound around the core of the motor Reducing the number of turns can lower the resistance.
그러나, 상기와 같이 철심에 권선된 코일의 권선수를 낮추면, 여기서 발생하는 자기력의 세기가 약해져서 그 만큼 출력이 약해지는 것이다.However, when the number of windings of the coil wound on the iron core is lowered as described above, the strength of the magnetic force generated here is weakened and the output is weakened by that much.
반대로, 전압을 높여 전류의 흐름을 증가시키면, 소비전력 또한 높아지는데, 코일의 권선수를 늘리면, 저항이 커져서 코일에서 발생하는 자기력의 세기는 강해지나 입력되는 전기에너지를 높여야 하기 때문에 그 만큼 소비전력이 높아진다. On the contrary, when the current is increased by increasing the voltage, the power consumption is also increased. When the number of windings of the coil is increased, the resistance is increased so that the strength of the magnetic force generated in the coil becomes stronger, but the input electric energy must be increased. Is higher.
만일, 영구자석을 고정자로 구성하는 경우에, 영구자석을 2겹 이상으로 배치하여 자기력의 세기를 증대시켜서 직류모터의 출력을 높이도록 할 수도 있으나, 이런 구조인 경우에는 그 만큼 고정자와 회전자간의 부하가 커지기 때문에 초기 전류값이 많이 요구되는 문제점이 있다.
If the permanent magnet is composed of stators, the permanent magnets may be arranged in two or more layers to increase the strength of the magnetic force to increase the output of the DC motor. Since the load is large, there is a problem that a lot of initial current value is required.
따라서, 본 발명은 종래와 동일한 입력에너지를 갖더라도 종래에 비해 더 많은 자기력의 세기를 가져서 출력효율을 증대시킬 수 있도록 한 것이다.
Therefore, the present invention is to increase the output efficiency by having a higher magnetic force strength than in the prior art even if having the same input energy.
본 발명은 영구자석 또는 전자석과, 이 영구자석 또는 전자석의 중심에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축으로 이루어지는 회전자와; 회전자의 둘레에 구비되면서 전류가 인가되면 자화가 형성되도록 하는 전자석으로 이루어진 고정자;를 포함하여 구성되는 영구자석을 이용한 모터로서, The present invention is a permanent magnet or electromagnet, and a rotor consisting of a rotating shaft coupled to the center of the permanent magnet or electromagnet for transmitting a rotational force; A motor using a permanent magnet configured to include; a stator made of an electromagnet provided around the rotor to form a magnetization when a current is applied,
상기 고정자는, 전자석의 바깥방향으로 전자석의 자화시 자기력이 합해져서 회전자를 회전시킬 수 있도록 영구자석이 더 포함되는 구조이다.The stator has a structure in which a permanent magnet is further included to allow the rotor to rotate by combining magnetic forces during magnetization of the electromagnet in the outward direction of the electromagnet.
또한, 상기 고정자를 구성하는 전자석과 영구자석의 사이에 자기력 세기분포패턴을 변화시킬 수 있는 변화수단부가 더 포함되는 구조이다.In addition, the structure further comprises a change means for changing the magnetic force intensity distribution pattern between the electromagnet constituting the stator and the permanent magnet.
또한, 상기 변화수단부는 초전도체로서, 수은화합물 또는 비스무트 중 어느 하나로 구성되는 구조이다.
In addition, the changing means portion is a superconductor, a structure composed of any one of a mercury compound or bismuth.
한편, 본 발명은 영구자석과, 이 영구자석의 중심에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축으로 이루어지는 회전자와; 회전자의 둘레에 구비되면서 전류가 인가되면 자화가 형성되도록 하는 전자석으로 이루어진 고정자가 각각 한 쌍을 이루면서 구성되고, On the other hand, the present invention is a permanent magnet and a rotor consisting of a rotating shaft coupled to the center of the permanent magnet to transmit a rotational force; A pair of stators made of electromagnets are formed around the rotor to form magnetization when a current is applied,
상기 고정자를 구성하는 전자석의 바깥방향으로 전자석이 자화되면 자기력이 합해져서 회전자를 회전시킬 수 있도록 하는 영구자석이 더 포함되며,When the electromagnet is magnetized in the outward direction of the electromagnet constituting the stator further includes a permanent magnet to combine the magnetic force to rotate the rotor,
상기 한쪽 고정자에 구비된 전자석의 바깥방향에 배치되는 영구자석은 양쪽면으로부터 발생되는 자기력을 이용할 수 있도록 다른쪽 고정자에 구비된 전자석과 서로 마주보게 배치된 구조이다. Permanent magnets disposed in the outer direction of the electromagnet provided in the one stator has a structure arranged to face each other and the electromagnet provided in the other stator to use the magnetic force generated from both sides.
상기 고정자를 구성하는 전자석과 영구자석의 사이에는 영구자석의 자기력 세기분포패턴을 변화시킬 수 있는 변화수단부가 더 포함되는 구조이다. Between the electromagnet constituting the stator and the permanent magnet is a structure further comprising a change means for changing the magnetic force intensity distribution pattern of the permanent magnet.
또한, 본 발명은 하우징의 내부에 구비되면서 동력을 전달하는 회전축과, 이 회전축과 결합되어 회전되도록 하는 전자석으로 이루어진 회전자와; In addition, the present invention is provided with a rotating shaft which is provided inside the housing and transmits power, and a rotor made of an electromagnet coupled to the rotating shaft;
상기 회전자의 전자석 안쪽과 바깥쪽에 배치되고, 안쪽에는 회전자의 전자석과 마주보는 전자석 및 그 안쪽에 구비되는 영구자석과, 회전자의 바깥쪽에는 회전자의 전자석과 마주보는 전자석 및 그 바깥쪽에 구비되는 영구자석으로 이루어진 고정자;를 포함하여 구성된 구조이다.
It is disposed inside and outside the electromagnet of the rotor, the electromagnet facing the electromagnet of the rotor and the permanent magnet provided therein, the electromagnet facing the electromagnet of the rotor on the outside of the rotor and the outside thereof It is a structure configured to include; a stator made of a permanent magnet provided.
이와 같이, 본 발명은 통상적인 모터에 있어서, 전자석으로 이루어진 고정자에 영구자석을 더 포함하여, 전자석에 전류가 인가되지 않는 경우에는 차폐되어 영구자석의 자기력이 전달되지 못하고 있다가 전자석에 전류가 인가되어 자화가 이루어지면, 영구자석의 자기력이 전자석의 자기력과 합해져서 자속밀도가 증가된 상태로 회전자에 전달되므로, 동일 입력량의 전기에너지인 경우에, 종래에 비해 출력효율이 더 증대될 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention further includes a permanent magnet in a stator made of an electromagnet, and when a current is not applied to the electromagnet, the magnetic shield of the permanent magnet is not transmitted and a current is applied to the electromagnet. When the magnetization is made, since the magnetic force of the permanent magnet is combined with the magnetic force of the electromagnet and transmitted to the rotor in an increased magnetic flux density, the output efficiency can be further increased compared to the conventional case in the case of electric energy of the same input amount. It works.
또한, 전자석으로 구성되는 회전자를 두고 그 안쪽 및 바깥쪽에 고정자를 구성하는 영구자석과 전자석을 배치하여 구동시켜도 마찬가지로, 전자석에 전류가 인가되지 않은 경우에는 차폐되어 영구자석의 자기력이 전달되지 못하고 있다가 전자석에 전류가 인가되어 자화가 이루어지면, 영구자석의 자기력이 전자석의 자기력과 합해져서 자속밀도가 증가된 상태로 회전자에 전달되므로, 종래에 비해 출력효율이 증대될 수 있는 것이다.
In addition, even if the rotor is composed of an electromagnet and the permanent magnet and the electromagnet constituting the stator in the inside and the outside of the rotor is similarly driven, when the current is not applied to the electromagnet, the magnetic force of the permanent magnet is not transmitted. When the current is applied to the temporary electromagnet and the magnetization is performed, the magnetic force of the permanent magnet is combined with the magnetic force of the electromagnet and transmitted to the rotor in a state where the magnetic flux density is increased, so that the output efficiency can be increased as compared with the conventional art.
도 1은 본 발명의 모터의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 모터의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 모터의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 도 3의 평면에서 본 개략도이다.
도 5는 도 3으로부터 변화수단부가 더 포함된 구조를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 모터의 또 다른 실시예를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 모터의 또 다른 실시예를 도시한 개략도로서, 도 6에서 변화수단부가 더 포함된 구조이다.
도 8은 본 발명의 모터의 또 다른 실시예를 도시한 개략도이다.
도 9는 도 8의 회전자의 배치구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 일반적인 2개의 영구자석이 합쳐지는 경우에 자기장의 변화를 도시한 설명도이다. 1 is a schematic view for explaining an embodiment of a motor of the present invention.
2 is a schematic view for explaining another embodiment of the motor of the present invention.
3 is a schematic view for explaining another embodiment of the motor of the present invention.
4 is a schematic view from above of FIG. 3.
FIG. 5 is a schematic view showing a structure in which the change means part is further included from FIG. 3.
6 is a schematic diagram showing another embodiment of the motor of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing still another embodiment of the motor of the present invention, in which a change means part is further included in FIG. 6.
8 is a schematic diagram showing another embodiment of the motor of the present invention.
9 is a view schematically showing the arrangement of the rotor of FIG. 8.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a change in a magnetic field when two general permanent magnets are combined.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다. Specific details for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 모터의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 하우징(10)의 내부에 회전자(20)와, 이 회전자(20)의 둘레에 구비되는 고정자(30)로 이루어진다.1 is a schematic view for explaining an embodiment of a motor of the present invention. As shown in the figure, the motor according to an embodiment of the present invention consists of a
상기 하우징(10)은 자성체인 금속재로 이루어져 있다. The
상기 회전자(20)는 영구자석(21)으로 구성되면서 영구자석(21)의 중앙에는 동력전달을 위한 회전축(22)이 형성되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 회전자(20)는 영구자석(21) 대신에 전자석으로 하여도 무방하다. The
또한, 상기 고정자(30)는 철편(31)과, 이 철편(31)에 권선된 코일(32)로 이루어진 전자석(33)으로 구성된 구조이다. In addition, the
여기서, 본 발명은 고정자(30)를 구성하는 전자석(33)의 바깥방향으로 영구자석(40)을 더 구비한 구조를 가진다. 다시 말해서, 고정자(30)는 전자석(33)과 영구자석(40)으로 구성되는 것이다. Here, the present invention has a structure further provided with a
주지하는 바와 같이, 영구자석은 외부로부터 에너지를 공급받지 않고서도 안정된 자기장 에너지(즉, 자기력)를 발생 및 유지하는 자석으로, 전기장과 자기장이 고정되어 있는 자석이다. 동일한 크기의 자기력 세기분포를 가진 두 개의 영구자석을 결합하는 경우에, 자기력 세기분포의 변화에 대해서 살펴보면 도 10에 도시된 바와 같다. As is well known, permanent magnets are magnets that generate and maintain stable magnetic field energy (that is, magnetic force) without being supplied with energy from the outside, and are magnets having fixed electric and magnetic fields. In the case of combining two permanent magnets having the same magnitude of magnetic force intensity distribution, the change in the magnetic force intensity distribution is shown in FIG. 10.
예를 들어, 각 극의 자기력 세기분포(a, b, c, d)의 크기가 동일하게 '10'이라고 하면, (가)와 같이 완전히 분리되었을 때에는 각 극의 자기력 세기분포(a, b, c, d)의 크기는 각각 '10'을 가지게 되며, (나)와 같이 결합하는 도중에는 양쪽 끝의 극의 자기력 세기분포(e, g)의 크기는 증가하게 되고, 이때 양쪽 끝의 극의 자기력 세기분포(e, g)의 크기가 각각 '14'라면, 자석 사이의 자기력 세기분포(f)의 크기는 '12'가 되며, (다)와 같이 완전히 결합했을 때에는 두 극으로 다시 나누어지고, 이 두 극의 자기력 세기분포(h, i)의 크기는 각각 '20'이 된다. For example, if the magnitudes of the magnetic force distributions (a, b, c, d) of each pole are the same as '10', the magnetic force distributions (a, b, c and d) have a size of '10', respectively, and as shown in (b), the magnetic force intensity distributions (e, g) at both ends of the poles are increased. If the magnitudes of the intensity distributions (e, g) are '14', respectively, the magnitude of the magnetic force intensity distribution (f) between the magnets is '12', and when fully combined as shown in (c), they are subdivided into two poles, The magnitudes of the magnetic field strength distributions h and i of these two poles are respectively '20'.
따라서, 자기력 세기분포의 전체 크기에는 변화가 없으나, 두 개의 자석을 결합하게 되면, 결합된 자석의 양쪽 극에서 발생하는 자기력 세기분포의 크기가 증가하고, 외부 자기력에 의하면 자기 자신의 자기력 세기분포의 패턴은 변화가 있음을 잘 알 수가 있다.Therefore, the total size of the magnetic force intensity distribution does not change, but when two magnets are combined, the magnitude of the magnetic force intensity distribution occurring at both poles of the combined magnets increases, and according to the external magnetic force, You can see that the pattern changes.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상술한 바와 같은 자석의 특성(자석을 결합하면 각 극의 자기력 세기분포의 크기가 증가하는 특성)을 이용하도록 상기 영구자석(40)을 더 구비함으로써, 영구자석(40)의 자기력이 전자석(33)에 전류가 인가되어 자화되었을 때, 합해져서 보다 강한 자기력을 형성(자속밀도를 높임)하여 회전자(20)와의 상호 자기장 관계(인력 및 척력)에 의해 더욱 출력효율을 증대시킬 수 있도록 한 것이다. In one embodiment of the present invention, by further comprising the
주지하는 바와 같이, 모터의 회전력(τ)에 대한 공식은 아래의 수학식 1과 같다.As is known, the formula for the rotational force τ of the motor is shown in Equation 1 below.
여기서, τ는 회전력, I는 전류, B는 자속밀도, N은 코일의 권선수, θ는 자기장과 코일간의 각도이다.
Where τ is the rotational force, I is the current, B is the magnetic flux density, N is the number of turns of the coil, and θ is the angle between the magnetic field and the coil.
상기 수학식 1과 같이, 모터의 회전력(τ)은 자속밀도(B)의 크기에 비례함을 잘 알 수가 있는데, 즉 자속밀도(B)가 크면 클수록 모터의 회전력(τ)도 커진다는 것이다.As shown in Equation 1, it can be seen that the rotational force τ of the motor is proportional to the magnitude of the magnetic flux density B. That is, the larger the magnetic flux density B, the greater the rotational force τ of the motor.
다시 말해서, 전류가 인가되지 않은 상태에서 전자석(33)은 자기력이 형성되지 않으므로, 마치 철판의 한쪽면에 영구자석(40)을 대고 있는 것과 동일하다.In other words, since the
알려진 바와 같이, 철판의 한쪽에 자석을 대고, 철판의 반대면에는 자석에 붙는 성질을 가지는 소재를 근접시킨 경우, 자석의 자기력이 철판을 관통하여 소재에 거의 미치지 못하고 차폐된다.As is known, when a magnet is placed on one side of an iron plate and a material having a property of adhering to a magnet is placed close to the opposite side of the iron plate, the magnetic force of the magnet penetrates the iron plate and is shielded with little effect on the material.
따라서, 이런 경우에 있어서, 영구자석(40)은 항상 자기장이 형성되면서 자기력이 존재하는데, 전기가 인가되지 않은 상태에서는 전자석(33)은 단지 철판과 같은 역할을 하기 때문에, 이러한 전자석(33)에 의해 차단되어서, 전자석(33)의 안쪽면에 위치한 회전자(20)에는 영구자석(40)의 자기장이 거의 영향을 미치지 않는다. 즉, 영구자석(40)이 존재하지 않는 것과 거의 유사한 조건이 되는 것이다. Therefore, in this case, the
그러나, 모터를 작동시키기 위해서, 전류가 인가되면, 하우징(10)안에 구비된 전자석(33)은 서서히 자화되면서 자기력이 형성되며, 시간이 지남에 따라 자기력이 최대화되었을 때, 단순히 철판과 같은 자기장 차폐역할은 없어지고, 전자석(33)의 배면에 배치되어 있는 영구자석(40)의 자기력과 합해져서 더욱 강한 자기력으로 회전자(20)와 인력 및 척력의 작용에 의해 회전이 원활하게 되는 것이다.
However, in order to operate the motor, when an electric current is applied, the
한편, 본 발명은 다른 실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정자(30)는. 전자석(33)과 영구자석(40)의 사이에 자기력 세기분포패턴을 변화시킬 수 있으면서 차폐기능을 가지는 변화수단부(50)를 더 구비하여 구성할 수 있다. On the other hand, the present invention is another embodiment, as shown in Figure 2, the stator (30) is. The magnetic force intensity distribution pattern can be changed between the
상기 변화수단부(50)는 금, 은, 구리, 동, 알루미늄, 안티몬, 비스무트 등과 같은 반자성체를 사용하거나, 또는 네오디뮴, 란타넘 등을 포함하는 금속화합물, 수은 화합물, 나이오븀과 저마늄의 합금 등과 같이 초전도체로 활용되는 물질을 사용한다.The change means
또한, 변화수단부(50)는 자기장 안에서 자화하는 성질을 가지면서 소정의 두께를 가지는 자성체로 된 플레이트에 반자성체, 또는 초전도체로 활용되는 물질을 삽입하여 구성할 수 있다.In addition, the change means
또한, 변화수단부(50)는 플레이트에 하나 이상의 홈을 형성시켜서, 해당 형성된 홈에 반자성체, 또는 초전도체로 활용되는 물질을 분말형태(또는, 액체, 고체 덩어리 등)로 삽입하여 구성할 수 있다. In addition, the change means
그러나, 이에 한정되지 않고 여러가지 다른 형태로 구성할 수 있다.
However, the present invention is not limited thereto and can be configured in various other forms.
주지하는 바와 같이, 반자성체나 초전도체로 활용되는 물질은 반자성을 보이는 물질로서, 외부 자기장에 의해서 외부 자기장과 반대 방향으로 스스로 자화되는 물질을 말한다. 그리고, 자기장을 차폐한다는 의미는 외부 자기장과 동일한 크기의 자기장을 반대 방향으로 만들어 외부 자기장이 내부로 침투하지 못하도록 하는 것이다. As is known, a material used as a diamagnetic material or a superconductor is a material showing a diamagnetic property, and refers to a material that is magnetized in the opposite direction to the external magnetic field by an external magnetic field. In addition, shielding the magnetic field means that the magnetic field having the same size as the external magnetic field is made in the opposite direction so that the external magnetic field does not penetrate the inside.
특히, 초전도체는 일정 온도에 전기저항이 '0'에 가까워지는 초전도 현상이 나타나는 도체로서, 내부에는 자기장이 들어갈 수 없고 내부에 있던 자기장도 밖으로 밀어내는 성질을 가지며, 즉 일정 온도에서 외부 자기장이 발생할 경우에 외부 자기장과 정확하게 동일한 크기의 자기장을 반대방향으로 형성시킴으로써, 내부로 자기장이 침투하지 못하도록 막는 역할(차폐역할)을 하는 것이다. In particular, the superconductor is a conductor that exhibits a superconductivity phenomenon in which the electrical resistance approaches '0' at a certain temperature. The superconductor cannot enter a magnetic field and pushes out an internal magnetic field. In this case, by forming a magnetic field of exactly the same size as the external magnetic field in the opposite direction, it serves to prevent the magnetic field from penetrating the inside (shielding role).
도 2에 도시된 실시예에 있어서, 전자석(33)에 전류가 인가되지 않은 상태에서는 철판과 같은 역할을 하는 전자석(33)에 의해 영구자석(40)의 자기장 차폐역할만을 하고 있다가, 변화수단부(50)가 전자석(33)과 영구자석(40)의 사이에 구비되어 있기 때문에, 전자석(33)에 전류가 인가되어 자화가 완전히 이루어지면, 변화수단부(50)는 상술한 바와 같은 반자성체나 초전도체로 활용되는 물질의 특징(외부 자기장이 내부로 침투하지 못하는 특징)과 영구자석의 자기력 세기분포의 특징(자기력 세기분포의 패턴은 변화가 있으나, 어떠한 경우에도 자기력 세기분포의 전체 크기에는 변화가 없는 특징)을 이용하여 영구자석(40)으로부터 발생되는 자기장에 의한 자기력 세기분포패턴을 변화시킨다.In the embodiment shown in Fig. 2, in the state in which no electric current is applied to the
다시 말해서, 변화수단부(50)가 형성된 위치에서는 외부 자기장이 침투하지 못하므로, 이에 해당하는 자기장은 다른 위치에 동일한 크기로 분포하게 되기 때문에, 영구자석(40)의 자기력 세기분포 패턴을 전자석(33)쪽으로 더 크게 변화시키게 된다. 이렇게 변화된 자기력 세기분포 패턴이 자화된 전자석(33)쪽으로 이동하여 합해지게 되어서 더욱 강한 자기력에 발생하게 됨으로써, 회전자(20)의 회전토크를 증대시키고, 그에 따라 모터의 출력효율이 증대되는 것이다.
In other words, since the external magnetic field does not penetrate at the position where the change means
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또 다른 실시예로서, 한 쌍을 이루면서 마주 접하도록 된 하우징(100)(110)의 내부에 회전되는 회전자(120)(130)와, 이 회전자(120)(130)의 둘레에 각각 고정되는 고정자(140)(150)를 설치한 구조이다. In addition, as shown in Figure 3, the present invention, as another embodiment, and the rotor (120) 130 that is rotated in the interior of the housing (100, 110) facing each other in pairs, The
상기 하우징(100)은 자화가 가능한 자성체의 금속재로 되어 있다, The
또한, 상기 회전자(120)(130)는 회전력을 전달하는 회전축(121)(131)과, 이 회전축(121)(131)과 결합되어 회전되도록 하는 영구자석(122)(132)로 이루어진 구조이다. In addition, the rotor (120, 130) has a structure consisting of a rotating shaft (121, 131) for transmitting a rotational force, and
또한, 상기 고정자(140)(150)는 회전자(120)(130)의 영구자석(122)(132) 둘레에 배치되는 전자석(141)(151)과, 이 전자석(141)(151)의 바깥방향에 배치되는 영구자석(142)(152)로 이루어진다. In addition, the
상기 고정자(140)(150)를 구성하는 영구자석(142)(152)중에서, 하우징(100)(110)이 접하는 부분에 배치되는 영구자석(142)(152)은 서로 다른 극으로 배치되게 한다. 따라서, 하우징(100)(110)을 사이에 두고 서로 인력이 작용하도록 하여 자기장이 형성되도록 함으로써, 마치 2개의 영구자석이 하나의 영구자석화가 되는 것처럼 구성되는 것이다.
Among the
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 전자석(141)(151)과 영구자석(142)(152)의 사이에 변화수단부(143)(153)를 더 구비할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5, the changing
상기 변화수단부(143)(153)는 금, 은, 구리, 동, 알루미늄, 안티몬, 비스무트 등과 같은 반자성체를 사용하거나, 또는 네오디뮴, 란타넘 등을 포함하는 금속화합물, 수은 화합물, 나이오븀과 저마늄의 합금 등과 같이 초전도체로 활용되는 물질을 사용한다. The change means
또한, 변화수단부(143)(153)는 자기장 안에서 자화하는 성질을 가지면서 소정의 두께를 가지는 자성체 면에 하나 이상의 홈을 형성시켜서, 해당 형성된 홈에 반자성체, 또는 초전도체로 활용되는 물질을 분말형태(또는, 액체, 고체 덩어리 등)로 삽입하여 구성할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 여러가지 다른 형태로 구성할 수 있다. In addition, the change means
또한, 상기 회전축(121)(131)은 도 4에 도시된 바와 같이, 그 단부에 각각 기어(121a)(131a)를 결합하고, 이 기어(121a)(131a)의 사이에 전달기어(160)를 결합시켜서 동력전달을 받도록 하며, 이 전달기어(160)의 중심에는 전달축(161)이 연결되어 동력을 전달하도록 되어 있다. 그러나, 이러한 동력전달수단 이외에 다른 여러가지 수단들을 강구할 수 있다.
In addition, as shown in FIG. 4, the
이러한 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 고정자(140)(150)를 구성하는 전자석(141)(151)에 전류가 인가되기 전에는 상기 실시예들(도 1 및 도 2를 참조한 실시예)과 마찬가지로, 영구자석(142)(152)이 전자석(141)(151)의 바깥쪽에 배치되어 차폐역할을 수행함으로써, 고정된 영구자석(142)(152)의 자기장이 회전자(120)(130)쪽으로 영향을 미치지 못한 상태로 있다가, 전자석(141)(151)에 전류가 인가되면서 자화가 이루어지면, 영구자석(142)(152)의 자기력과 합해져서 회전자(120)(130)에 더욱 강한 자기력을 주어서 회전토크가 증대됨으로써 출력효율이 향상될 수 있는 것이다. This embodiment of the present invention, as shown in Figure 3, before the current is applied to the electromagnets (141, 151) constituting the stator (140, 150) (the embodiment with reference to Figures 1 and 2) Similarly, since the
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 전자석(141)(151)과 영구자석(142)(152)의 사이에는 변화수단부(143)(153)가 더 구비될 수 있는데, 이 변화수단부(143)(153)는 상술한 바와 같은 반자성체나 초전도체로 활용되는 물질의 특징(외부 자기장이 내부로 침투하지 못하는 특징)과 영구자석의 자기력 세기분포의 특징(자기력 세기분포의 패턴은 변화가 있으나, 어떠한 경우에도 자기력 세기분포의 전체 크기에는 변화가 없는 특징)을 이용하여 고정자(140)(150)의 영구자석(142)(152)으로부터 발생되는 자기장에 의한 자기력 세기분포패턴을 변화시킨다.In addition, as shown in Figure 5, between the electromagnets (141) 151 and the
다시 말해서, 변화수단부(143)(153)가 형성된 위치에서는 외부 자기장이 침투하지 못하므로, 이에 해당하는 자기장은 다른 위치에 동일한 크기로 분포하게 되기 때문에, 영구자석(142)(152)의 자기력 세기분포 패턴을 전자석(141)(151)쪽으로 더 크게 변화시키게 된다. 이렇게 변화된 자기력 세기분포 패턴이 자화된 전자석(141)(151)쪽으로 이동하여 합해지게 되어서 더욱 강한 자기력에 발생하게 됨으로써, 회전자(120)(130)의 회전토크를 증대시키고, 그에 따라 모터의 출력효율이 증대되는 것이다.In other words, since the external magnetic field does not penetrate at the position where the change means 143, 153 is formed, the magnetic field of the
더욱이, 2개의 하우징(100)(110)이 접하는 부분에 각각 구비되는 영구자석(142)(152)은 서로 다른 극성을 가지는 극 부분이 마주보게 배치함으로써, 하우징(100)(110)을 사이에 두고 서로 인력이 작용하면서 2개의 영구자석이 하나의 영구자석처럼 자기장을 형성할 수 있어 더욱 강한 자기력 세기분포 패턴을 형성하여 회전자(120)(130)의 회전토크를 높일 수 있는 것이다. Furthermore, the
한편, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이, 하우징(200)의 내부에 회전되는 회전자(210)와, 이 회전자(210)의 둘레에 형성되는 고정자(220)로 이루어지는데, 상기 회전자(210)는 동력을 전달하는 회전축(211)과, 이 회전축(211)과 결합되어 회전이 되도록 하는 영구자석(212)과, 이 영구자석(212)의 둘레에 배치되는 전자석(213)으로 구성된다.On the other hand, Figure 6 is a view showing another embodiment of the present invention, as shown in the figure, the
또한, 고정자(220)는 전자석(221)과, 이 전자석(221)의 바깥방향에 배치되는 영구자석(222)으로 구성된다. In addition, the
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 고정자(220)를 구성하는 전자석(221)과 영구자석(222)의 사이에 변화수단부(223)를 더 구비할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 7, the change means
상기 변화수단부(223)는 상기 실시예들에서 언급한 변화수단부(50)(143)(153)와 동일하게 구성된 것이므로, 자세한 설명은 생략한다.
Since the change means
한편, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이, 하우징(300)의 내부에 고정자(310)와, 이 고정자(310)의 사이에 구비되어 회전되는 회전자(320)가 구비되는데, 상기 고정자(310)는 가장 바깥부분에서부터 순차적으로 영구자석(311)과 전자석(312)이 배치되고, 안쪽에 전자석(313)과 영구자석(314)이 배치되어 구성된다.On the other hand, Figure 8 is a view showing another embodiment of the present invention, as shown in the drawing, the
또한, 회전자(320)는 고정자(310)를 구성하는 전자석(312)과 전자석(313)의 사이에 둘레방향으로 복수의 전자석(321)이 배치되어 구성된다. In addition, the
상기 전자석(321)은 도 9에 도시된 바와 같이, 회전축(322)과 연결되어 동력을 전달하도록 구성되어 있는데, 회전축(322)과 결합되면서 전자석(321)이 둘레방향으로 복수 구비 가능하도록 하는 바디부(323)가 갖추어진 구조를 가진다. 또한, 상기 바디부(323)는 원형으로 형성된 구조를 가진다. As shown in FIG. 9, the
더욱이, 상기 고정자(310)를 구성하면서 바깥쪽 위치에는 영구자석(311)과 전자석(312)이 배치되고, 안쪽 위치에는 전자석(313)과 영구자석(314)도 바디부(315)에 의해 둘레방향으로 구비된 구조를 가진다. Furthermore, the
그러나, 도 9를 통해 설명한 고정자(310)와 회전자(320) 및 회전축(322)간의 결합구조는 개략적으로 도시하고 설명한 것으로서, 이러한 구조에 한정되지 않고 고정자(310)와 회전자(320)의 결합구조는 다양한 구조로 구현할 수 있다.
However, the coupling structure between the
이러한 구성을 가지는 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이, 고정자(310)를 구성하면서 중심 방향쪽으로 배치된 영구자석(314)과 전자석(313) 및 바깥방향에 배치된 전자석(312)과 영구자석(311)의 사이에 회전자(320)를 구성하는 전자석(321)이 배치되어 있어 전기가 공급되면, 고정자(310)를 구성하는 전자석(313)(312)이 자화되고, 이와 동시에 상기 전자석(313)(312)의 안쪽 및 바깥쪽에 각각 배치된 영구자석(314)(311)의 자기력과 합해져서 더욱 강한 자기력이 발생하여 자화된 회전자(320)를 회전시키는 것이다.
8, the
본 발명의 실시예에서는 2극 모터를 대표적으로 설명하였으나, 이외에 다른 극수(4극 등)를 가지는 모터에도 동일하게 적용 가능함은 물론이다.
In the embodiment of the present invention, a two-pole motor has been representatively described, but of course, it is also applicable to a motor having a different number of poles (such as four poles).
본 발명의 실시예에서 도시하고 설명한 모터는 직류모터로서, 브러시타입 모터 또는 브러시리스 타입 모터 등에 모두 적용가능하며, 브러시타입인 경우, 브러시와 정류자가 구비되지만, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 이를 생략한 상태에서 고정자와 회전자의 구성 및 동작설명을 한 것이다. The motor shown and described in the embodiment of the present invention is a DC motor, which is applicable to both a brush type motor or a brushless type motor, and the like, in the case of a brush type, a brush and a commutator are provided. In the omitted state, the configuration and operation of the stator and the rotor are described.
또한, 영구자석을 회전자로 구성하는 경우에는 이에 대응되는 고정자를 구성하는 전자석을 온/오프 시키면서 회전구동이 가능하도록 하고, 전자석을 회전자로 구성하는 경우에는 전자석의 극성을 교대로 변화시켜서 회전구동이 가능하도록 구성한다. 전자석의 극성을 교대로 변화시키는 경우에는 브러시와 정류자를 구비하여 구동되도록 하며, 이러한 기술은 일반적인 모터에 적용되는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. In addition, when the permanent magnet is composed of a rotor, rotational driving is possible while turning on / off the electromagnet constituting the corresponding stator, and when the electromagnet is composed of the rotor, the polarity of the electromagnet is alternately changed to rotate. It is configured to be able to drive. When the polarity of the electromagnet is alternately changed, the brush and the commutator are driven to change the polarity of the electromagnet. Since the technique is a known technique applied to a general motor, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 여러가지 변형 및 수정이 가능하고, 이러한 변형 및 수정은 본 발명의 특허 청구범위 내에 포함됨은 자명한 사실이다.
Although the present invention has been described for the embodiments of the present invention based on the accompanying drawings for convenience, various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention, and such variations and modifications are claimed in the present invention. Inclusion in the scope is obvious.
10 : 하우징
20 : 회전자
21 : 영구자석
22 : 회전축
30 : 고정자
31 : 철편
32 : 코일
33 : 전자석
40 : 영구자석
50 : 변화수단부
60,70 : 회전자
61,71 : 영구자석
62,72 : 회전축
80,90 : 고정자
81,82,91,92 : 전자석
83,93 : 영구자석
100 : 영구자석
110,120,130,140 : 변화수단부
200 : 하우징
210 : 회전자
211 : 회전축
212 : 영구자석
213 : 전자석
220 : 고정자
221 : 전자석
222 : 영구자석
223 : 변화수단부
300 : 하우징
310 : 고정자
311 : 영구자석
312 : 전자석
313 : 전자석
314 : 영구자석
315 : 바디부
320 : 회전자
321 : 전자석
322 : 회전축
323 : 바디부10: Housing
20: rotor
21: permanent magnet
22: rotating shaft
30: stator
31: iron piece
32: coil
33: electromagnet
40: permanent magnet
50: change means
60,70: rotor
61,71: Permanent magnet
62,72: axis of rotation
80,90: Stator
81,82,91,92: Electromagnets
83,93: Permanent Magnet
100: permanent magnet
110,120,130,140: change means
200: housing
210: rotor
211: rotation axis
212 permanent magnet
213: electromagnet
220: stator
221: electromagnet
222 permanent magnet
223: means of change
300: housing
310: Stator
311: permanent magnet
312: electromagnet
313: electromagnet
314: permanent magnet
315 body
320: rotor
321: Electromagnet
322: axis of rotation
323: body part
Claims (9)
회전자의 둘레에 구비되면서 전류가 인가되면 자화가 형성되도록 하는 전자석으로 이루어진 고정자;를 포함하여 하우징의 내부에 구성되는 영구자석을 이용한 모터로서,
상기 고정자는, 전자석의 바깥방향으로 전자석의 자화시 자기력이 합해져서 회전자를 회전시킬 수 있도록 영구자석과;
상기 고정자를 구성하는 전자석과 영구자석의 사이에 자기력 세기분포 패턴을 변화시킬 수 있는 변화수단부가 더 포함되고,
상기 변화수단부는 자성체로 된 플레이트에 반자성체나 초전도체로 활용되는 물질을 삽입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 모터.
A rotor comprising a permanent magnet or an electromagnet, and a rotating shaft coupled to the center of the permanent magnet or electromagnet to transmit rotational force;
A motor using a permanent magnet configured in the housing, including; a stator made of an electromagnet provided around the rotor and configured to form magnetization when current is applied thereto.
The stator includes a permanent magnet so as to rotate the rotor by adding magnetic forces when magnetizing the electromagnet in the outward direction of the electromagnet;
Further comprising a change means for changing the magnetic force intensity distribution pattern between the electromagnet constituting the stator and the permanent magnet,
The change means unit is a motor using a permanent magnet, characterized in that by inserting a material that is used as a diamagnetic material or superconductor into a plate made of a magnetic material.
회전자의 둘레에 구비되면서 전류가 인가되면 자화가 형성되도록 하는 전자석으로 이루어진 고정자;를 포함하여 하우징의 내부에 구성되는 영구자석을 이용한 모터로서,
상기 고정자는, 전자석의 바깥방향으로 전자석의 자화시 자기력이 합해져서 회전자를 회전시킬 수 있도록 영구자석과;
상기 고정자를 구성하는 전자석과 영구자석의 사이에 자기력 세기분포 패턴을 변화시킬 수 있는 변화수단부가 더 포함되고,
상기 변화수단부는 자성체인 플레이트에 복수의 홈을 형성시켜, 해당 형성된 홈에 반자성체나 초전도체로 활용되는 물질을 삽입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 모터.
A rotor comprising a permanent magnet or an electromagnet, and a rotating shaft coupled to the center of the permanent magnet or electromagnet to transmit rotational force;
A motor using a permanent magnet configured in the housing, including; a stator made of an electromagnet provided around the rotor and configured to form magnetization when current is applied thereto.
The stator includes a permanent magnet so as to rotate the rotor by adding magnetic forces when magnetizing the electromagnet in the outward direction of the electromagnet;
Further comprising a change means for changing the magnetic force intensity distribution pattern between the electromagnet constituting the stator and the permanent magnet,
The change means unit is formed by forming a plurality of grooves in the magnetic plate, a motor using a permanent magnet, characterized in that by inserting a material that is used as a semi-magnetic material or superconductor in the groove formed.
상기 하우징의 내부에 각각 구비되면서 영구자석과, 이 영구자석의 중심에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축으로 이루어지는 회전자와;
회전자의 둘레에 구비되면서 전류가 인가되면 자화가 형성되도록 하는 전자석으로 이루어진 고정자로 구성되고,
상기 고정자를 구성하는 전자석의 바깥방향으로 전자석이 자화되면 자기력이 합해져서 회전자를 회전시킬 수 있도록 하는 영구자석이 더 포함되며,
상기 각 하우징안에 구비된 고정자를 구성하는 각각의 영구자석은 자기력 세기가 커지도록 서로 극성을 달리하여 마주보게 배치되고,
상기 고정자를 구성하는 전자석과 영구자석의 사이에는, 영구자석의 자기력 세기분포패턴을 변화시킬 수 있는 변화수단부가 더 포함되며.
상기 변화수단부는 자성체로 된 플레이트에 반자성체나 초전도체로 활용되는 물질을 삽입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 모터.
A housing which makes a pair and faces each other;
A rotor having a permanent magnet and a rotating shaft coupled to a center of the permanent magnet and transmitting a rotational force, respectively provided in the housing;
It is composed of a stator made of an electromagnet provided around the rotor to form magnetization when an electric current is applied,
When the electromagnet is magnetized in the outward direction of the electromagnet constituting the stator further includes a permanent magnet to combine the magnetic force to rotate the rotor,
Each permanent magnet constituting the stator provided in each housing is arranged to face each other with different polarities so that the magnetic force strength is increased,
Between the electromagnet constituting the stator and the permanent magnet, the change means for changing the magnetic force intensity distribution pattern of the permanent magnet is further included.
The change means unit is a motor using a permanent magnet, characterized in that by inserting a material that is used as a diamagnetic material or superconductor into a plate made of a magnetic material.
상기 회전자의 전자석의 바깥 둘레에 배치되는 전자석과, 이 전자석의 바깥 방향 둘레에 배치되는 영구자석으로 이루어지는 고정자를 포함하고,
상기 고정자는 전자석과 영구자석의 사이에 배치되는 변화수단부를 더 포함하며,
상기 변화수단부는 자성체로 된 플레이트에 반자성체나 초전도체로 활용되는 물질을 삽입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 모터.
A rotor comprising a rotating shaft provided inside the housing to transmit power, a permanent magnet coupled to the rotating shaft to rotate, and an electromagnet disposed around the outer side of the permanent magnet;
A stator comprising an electromagnet disposed around the outer circumference of the electromagnet of the rotor and a permanent magnet disposed around the outer direction of the electromagnet,
The stator further includes a change means portion disposed between the electromagnet and the permanent magnet,
The change means unit is a motor using a permanent magnet, characterized in that by inserting a material that is used as a diamagnetic material or superconductor into a plate made of a magnetic material.
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20151123 Year of fee payment: 4 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |