KR101259171B1 - High efficiency electric motor, high efficiency electric generator - Google Patents

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Abstract

회전, 하나 이상의 고정자 자극 코어을 갖는 고정자, 및 각각의 고정자 자극 코어에 감긴 권선을 포함하는 전기모터 및 발전기가 공개된다. 각각의 고정자 자극 코어는 갭이 형성된 링의 형상을 가지며 상기 회전자의 반지름 방향으로 정렬되어 있다. 회전자에 포함된 회전자 자극이 고정자 자극 코어의 자기경로에 결합될 수 있도록 회전자의 일부가 갭으로 삽입되어 있다.Electric motors and generators are disclosed that include rotation, stators having one or more stator pole cores, and windings wound around each stator pole core. Each stator pole core has the shape of a gaped ring and is aligned in the radial direction of the rotor. A portion of the rotor is inserted into the gap so that the rotor pole included in the rotor can be coupled to the magnetic path of the stator pole core.

Description

고효율 전기모터, 고효율 전기 발전기{High efficiency electric motor, high efficiency electric generator}High efficiency electric motor, high efficiency electric generator

본 발명은 전기모터 및/또는 발전기에 관한 것으로서, 특히 전자석에서 발생되는 자기 에너지가 최대한 전기모터의 토크로 변환될 수 있는 구조를 갖는 고효율 전기모터 및/또는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 효율을 향상시킨 발전기에 관한 기술이다.The present invention relates to an electric motor and / or a generator, and in particular, the efficiency of converting high efficiency electric motor and / or kinetic energy into electrical energy having a structure in which magnetic energy generated from an electromagnet can be converted into torque of the electric motor as much as possible. It is technology about improved generator.

전기모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는데 사용되며, 자기장과 전기가 흐르는 도체와의 상호작용현상을 이용한다. 이와 반대의 프로세스, 즉 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 프로세스를 실행하는 장치는 발전기라고 불린다. 차량에 사용되는 트랙션 모터(traction motor)는 위의 두 가지 역할을 모두 수행할 수 있다. 전기모터는 산업용 팬(fan), 펌프, 공작 툴(machine tool), 가전 전기제품 등 다양한 분야에서 사용된다. 전기모터는 직류 전류 또는 교류 전류에 의해 구동될 수 있다. Electric motors are used to convert electrical energy into mechanical energy and take advantage of the interaction of magnetic fields with live conductors. An apparatus that performs the reverse process, that is, the process of converting mechanical energy into electrical energy, is called a generator. A traction motor used in a vehicle can perform both of the above roles. Electric motors are used in a variety of applications, including industrial fans, pumps, machine tools, and consumer electronics. The electric motor can be driven by direct current or alternating current.

브러시리스 AC 전기모터는 영구자석 동기모터(Permanent magnet synchronos motor: PMSM)이라고도 불리우며, 브러시리스 DC 전기모터와 마찬가지로 회전자의 자기 필드(magnetic field)가 전자석이 아닌 영구자석에 의해 제공된다. 브러시리스 AC 전기모터의 고정자 권선(stator winding)은 사인파형 분산 권선(sinusiodally distributed windings)이지만 브러시리스 DC 전기모터의 고정자 권선은 필드 코일(field coil)이다. Brushless AC electric motors are also called permanent magnet synchronos motors (PMSMs), and, like brushless DC electric motors, the magnetic field of the rotor is provided by permanent magnets rather than electromagnets. The stator windings of brushless AC electric motors are sinusiodally distributed windings while the stator windings of brushless DC electric motors are field coils.

도 5a 및 도 5b는 종래기술에 따른 전기모터의 예를 나타낸 것이다. 회전자(100)는 회전자 자극(150, 151, 152)을 형성하는 영구자석을 포함하며 회전축(130)을 중심으로 회전할 수 있다. 하나의 영구자석의 N극 및 S극은 회전자의 반지름 방향을 따라 배치되어 있다. 고정자(165)는 고정자 자극 코어(160, 161, 162)와 이를 감고 있는 권선(140)을 포함한다. 회전자 자극(150, 151, 152)과 고정자 자극 코어가 가장 근접하는 순간에도 양자 사이에는 갭(P2)이 존재한다. 고정자 자극 코어(161)에서 발생한 자력선의 일부(②)는 회전자 자극(151)과 자기적으로 상호 결합하게 되는데, 이때 고정자 자극 코어(161)에서 발생한 자력선의 다른 부분(①)은 회전자 자극(151)과 자기적으로 결합하지 못한다(도 5b 참조). 회전자(100)의 토크는 이러한 자기적 상호 결합의 강도에 의해 발생하는데, 결합하지 못하는 자력선의 양이 많아지면 전기 에너지가 회전자(100)의 토크로 변환되는 효율이 감소한다. 5a and 5b show an example of an electric motor according to the prior art. The rotor 100 may include a permanent magnet forming the rotor poles 150, 151, and 152 and may rotate about the rotation shaft 130. The north pole and the south pole of one permanent magnet are arranged along the radial direction of the rotor. Stator 165 includes stator pole cores 160, 161, 162 and windings 140 wound thereon. A gap P2 exists between both the rotor poles 150, 151, 152 and the stator pole core at the closest moment. Part of the magnetic force line (②) generated in the stator pole core 161 is magnetically coupled to the rotor magnetic pole 151, wherein the other portion (①) of the magnetic force line generated in the stator pole core 161 is the rotor magnetic pole It does not magnetically couple with 151 (see FIG. 5B). The torque of the rotor 100 is generated by the strength of such magnetic mutual coupling. As the amount of magnetic lines that cannot be coupled increases, the efficiency of converting electrical energy into torque of the rotor 100 decreases.

본 발명에서는 회전자 자극과 고정자 자극의 사이의 자기 결합의 손실을 최소화할 수 있는 모터 또는 발전기의 구조를 제공하고자 한다. 본 발명의 범위가 상술한 과제에 의해 제한되는 것은 아니다.The present invention is to provide a structure of a motor or a generator that can minimize the loss of magnetic coupling between the rotor pole and the stator pole. The scope of the present invention is not limited by the above-mentioned subject.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 전기모터는 회전자를 포함한다. 이 회전자는 그 둘레(circumference)를 따라 배치된 하나 이상의 회전자 자극(pole)을 갖는다. 또한, 이 전기모터는 하나 이상의 고정자 자극 코어을 갖는 고정자(stator), 및 위의 각각의 고정자 자극 코어에 감긴 권선(winding)을 포함한다. 이때, 위의 각각의 고정자 자극 코어는 갭이 형성된 링(ring)의 형상을 가지며 위의 회전자의 반지름 방향으로 정렬되어 있다. 또한, 위의 회전자에 포함된 회전자 자극이 위의 고정자 자극 코어의 자기경로에 결합될 수 있도록 위의 회전자의 일부가 위의 갭으로 삽입되어 있다. An electric motor according to an aspect of the present invention for solving the above problems includes a rotor. This rotor has one or more rotor poles disposed along its circumference. The electric motor also includes a stator having one or more stator pole cores, and a winding wound around each stator pole core above. At this time, each of the stator pole core has a shape of a ring (gap) formed with a gap and is aligned in the radial direction of the rotor. In addition, a portion of the rotor is inserted into the gap so that the rotor pole included in the rotor above can be coupled to the magnetic path of the stator pole core.

이때, 위의 하나 이상의 고정자 자극 코어의 자기 경로는 서로 분리되어 있을 수 있다.In this case, the magnetic paths of the one or more stator pole cores may be separated from each other.

이때, 위의 하나 이상의 고정자 자극 코어는 연결부재에 의해 서로 연결되어 있을 수 있다.At this time, the one or more stator pole cores may be connected to each other by a connecting member.

이때, 위의 모터는 두 개 이상의 상(phase)을 가질 수 있다.In this case, the motor may have two or more phases.

이때, 위의 모터는 단상모터일 수 있다.At this time, the motor may be a single-phase motor.

이때, 위의 각각의 회전자 자극을 형성하는 각각의 영구자석은, 위의 영구자석의 자극에서의 자장이 위의 회전자의 회전축의 연장방향을 향하도록 되어 있을 수 있다.At this time, each of the permanent magnets forming the respective rotor magnetic poles may be such that the magnetic field of the magnetic poles of the permanent magnets faces the extending direction of the rotation axis of the rotor.

이때, 위의 각각의 회전자 자극의 제1극은 위의 회전자의 표면에 배치되고, 위의 각각의 회전자 자극의 제2극은 위의 회전자의 배면에 배치될 수 있다.At this time, the first pole of each rotor pole of the above may be disposed on the surface of the rotor, the second pole of each rotor pole of the above may be disposed on the back of the rotor.

본 발명의 다른 관점에 따른 발전기는 회전자를 포함한다. 이 회전자는 그 둘레를 따라 배치된 하나 이상의 회전자 자극을 갖는다. 또한, 이 발전기는 하나 이상의 고정자 자극 코어을 갖는 고정자, 및 위의 각각의 고정자 자극 코어에 감긴 권선을 포함한다. 이때, 위의 각각의 고정자 자극 코어는 갭이 형성된 링의 형상을 가지며 위의 회전자의 반지름 방향으로 정렬되어 있다. 또한, 위의 회전자에 포함된 회전자 자극이 위의 고정자 자극 코어의 자기경로에 결합될 수 있도록, 위의 회전자의 일부가 위의 갭으로 삽입되어 있다. The generator according to another aspect of the present invention includes a rotor. This rotor has one or more rotor poles disposed along its perimeter. The generator also includes a stator having one or more stator pole cores, and a winding wound around each stator pole core above. At this time, each stator pole core is in the shape of a gap-shaped ring is aligned in the radial direction of the rotor. In addition, a portion of the rotor is inserted into the gap so that the rotor pole included in the rotor above can be coupled to the magnetic path of the stator pole core.

본 발명에 따르면 회전자 자극과 고정자 자극의 사이의 자기 결합의 손실을 최소화할 수 있는 모터 또는 발전기의 구조가 제공된다. 본 발명의 범위가 상술한 효과에 의해 제한되는 것은 아니다.According to the present invention there is provided a structure of a motor or a generator that can minimize the loss of magnetic coupling between the rotor poles and the stator poles. The scope of the present invention is not limited by the above-mentioned effects.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터의 평면도를 나타낸 것이다.
도 1b는 도 1a의 회전자가 회전한 다른 상태를 나타낸 평면도이다.
도 2a는 도 1b의 A-A를 따라 절단한 종단면도를 나타낸 것이다.
도 2b 내지 도 2d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기모터의 종단면도를 나타낸 것이다.
도 2e는 도 1a 내지 도 2d에 나타낸 고정자 자극 코어(110 ~ 114)의 자극에서 발생하는 자기장의 자기 경로를 나타낸 것이다.
도 2f는 도 2b에 나타낸 영역(P)를 자세히 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터의 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 고정자의 한 주기를 원주를 따라 전개한 것을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 3상 8극 모터의 구성을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 종래 기술에 따른 모터의 구조를 설명하기 위한 것이다.
Figure 1a shows a plan view of an electric motor according to an embodiment of the present invention.
1B is a plan view illustrating another state in which the rotor of FIG. 1A is rotated.
FIG. 2A illustrates a longitudinal cross-sectional view taken along AA of FIG. 1B.
2b to 2d illustrate a longitudinal cross-sectional view of an electric motor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 2E illustrates the magnetic path of the magnetic field generated by the magnetic poles of the stator magnetic pole cores 110 to 114 shown in FIGS. 1A to 2D.
FIG. 2F shows the area P shown in FIG. 2B in detail.
3A is a plan view of an electric motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B illustrates the development of one cycle of the stator of FIG. 3A along a circumference. FIG.
4 shows a configuration of a three-phase eight-pole motor as another embodiment according to the present invention.
5a and 5b are for explaining the structure of a motor according to the prior art.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 이하에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 본 명세서에 첨부한 도면은 설명의 편의를 위하여 그 축적이 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. Also, the singular forms as used below include plural forms unless the phrases expressly have the opposite meaning. Drawings attached to the present specification may be exaggerated for the convenience of description.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터의 평면도를 나타낸 것이다.Figure 1a shows a plan view of an electric motor according to an embodiment of the present invention.

도 1b는 도 1a의 회전자(100)가 회전한 다른 상태를 나타낸 평면도이다.FIG. 1B is a plan view illustrating another state in which the rotor 100 of FIG. 1A is rotated.

도 2a는 도 1b의 A-A를 따라 절단한 종단면도를 나타낸 것이다.2A is a longitudinal cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1B.

도 1a, 도 1b, 및 도 2a를 참조하면, z 방향으로 연장된 회전축(130)을 중심으로 회전자(100)가 x-y 평면상에 배치되어 있으며, 회전자(100)는 회전축(130)과 함께 z축을 중심으로 회전할 수 있다. 회전자(100)에는 회전자 자극(120 ~ 124)이 결합되어 있다. 회전자 자극(120 ~124)은 영구자석에 의해 형성될 수 있다. 영구자석(120 ~ 124)은 회전자(100)를 z축 방향으로 관통하여 결합되어 있거나, 또는 회전자(100)의 표면에 결합되어 있을 수도 있다. 고정자(150)는 고정자 자극 코어(110 ~ 114) 및 고정자 자극 코어(110 ~ 114)에 감긴 권선(140 ~ 144)을 포함할 수 있다. 고정자 자극 코어(110 ~ 114)는 자성체로 이루어질 수 있으며, 권선(140 ~ 144)은 도시되지 않은 전류원에 연결되어 전류를 도통할 수 있다. 1A, 1B, and 2A, the rotor 100 is disposed on the xy plane about the rotation axis 130 extending in the z direction, and the rotor 100 is connected to the rotation axis 130. You can rotate around the z axis together. Rotor poles 120 to 124 are coupled to the rotor 100. The rotor poles 120 to 124 may be formed by permanent magnets. The permanent magnets 120 to 124 may be coupled to penetrate the rotor 100 in the z-axis direction or may be coupled to the surface of the rotor 100. The stator 150 may include stator pole cores 110 to 114 and windings 140 to 144 wound around the stator pole cores 110 to 114. The stator pole cores 110 to 114 may be made of a magnetic material, and the windings 140 to 144 may be connected to a current source not shown to conduct current.

고정자 자극 코어(110 ~ 114)는 링(ring) 형상을 갖는 자성체 중 링의 원주 방향의 일부 세그먼트가 제거된 형상을 갖는다. 여기서 링 형상이란 완벽한 링 형의 구조를 지칭할 수 있지만, 이로부터 변형된 형상을 모두 포함하는 개념이다. 일부 세그먼트가 제거된 부분을 본 명세서에서는 갭(gap)(160)이라고 지칭할 수 있다. 고정자 자극 코어(110 ~ 114)는 회전자의 반지름 방향(101) 방향으로 배치되어 있다. 즉, 고정자 자극 코어(110 ~ 114)는 z축 방향과 회전자(100)의 반지름 방향(101)을 따라 연장되어 있다.The stator pole cores 110 to 114 have a shape in which some segments in the circumferential direction of the ring are removed from the magnetic material having a ring shape. Here, the ring shape may refer to a perfect ring-shaped structure, but is a concept that includes all the shapes deformed therefrom. The portion from which some segments have been removed may be referred to herein as a gap 160. The stator pole cores 110 to 114 are arranged in the radial direction 101 of the rotor. That is, the stator pole cores 110 to 114 extend along the z-axis direction and the radial direction 101 of the rotor 100.

도시하지는 않았지만, 고정자 자극 코어(110 ~ 114)는 서로 상대적인 위치관계를 유지하기 위하여 이들을 수납하는 케이스에 결합되어 있거나 서로 연결되어 있을 수 있다.Although not shown, the stator magnetic pole cores 110 to 114 may be coupled to or connected to a case that houses them in order to maintain a positional relationship relative to each other.

도 2a에 나타낸 것과 같이 고정자 자극 코어(110 ~ 114)에 형성된 갭(160) 사이로 회전자(100)가 삽입될 수 있다. 회전자(100)에 결합되어 있는 회전자 자극(124)은 +z 방향 및 -z 방향으로 정렬된 자극 쌍을 갖는다. 즉, 이 실시예에서 회전자 자극(120)은 z 축 방향으로 정렬된 막대자석일 수 있다.As shown in FIG. 2A, the rotor 100 may be inserted between the gaps 160 formed in the stator pole cores 110 to 114. Rotor poles 124 coupled to rotor 100 have pole pairs aligned in the + z and -z directions. That is, in this embodiment, the rotor poles 120 may be bar magnets aligned in the z-axis direction.

도 2b는 도 2a의 변형된 실시예이다.FIG. 2B is a modified embodiment of FIG. 2A.

도 2a에서는 고정자 자극 코어(110 ~ 114)가 갭이 형성된 원형 링의 형상을 하고 있으나, 도 2b에서는 고정자 자극 코어(110 ~ 114)가 갭이 형성된 비원형 링의 형상을 하고 있다. 그러나 어떤 경우이든지 고정자 자극 코어가 z축 방향과 회전자(100)의 반지름 방향(101)을 따라 연장되어 있다. In FIG. 2A, the stator pole cores 110 to 114 have a shape of a circular ring having a gap. In FIG. 2B, the stator pole cores 110 to 114 have a shape of a non-circular ring having a gap. In either case, however, the stator pole core extends along the z-axis direction and along the radial direction 101 of the rotor 100.

도 2c는 도 2b의 변형된 실시예이다.FIG. 2C is a modified embodiment of FIG. 2B.

도 2a 및 도 2b에서는 회전자(100)가 원판형으로 제공되었으나, 도 2c에서는 회전자(100)의 주위에 주변부(101, 102)가 더 결합되어 있다. 주변부(101, 102)는 다양한 이유에 의해 형성될 수 있는데, 예컨대, 회전축(130)을 따라 회전하는 회전체의 질량을 키우기 위함일 수 있다. In FIG. 2A and FIG. 2B, the rotor 100 is provided in a disc shape, but in FIG. 2C, the peripheral parts 101 and 102 are further coupled around the rotor 100. Peripherals 101 and 102 may be formed for various reasons, for example, to increase the mass of the rotating body rotating along the rotation axis 130.

도 2d는 도 2c의 변형된 실시예이다.FIG. 2D is a modified embodiment of FIG. 2C.

도 2d에서 회전축(130)을 따라 회전하는 회전체의 형상은 대체로 도 2c에 나타낸 회전자(100) 및 주변부(101, 102)를 합친 형상과 유사하지만, 일체로 형성되어 있다는 점이 다르다. 도 2d에서는 편의상 권선(140 ~ 144)을 생략하였다.In FIG. 2D, the shape of the rotating body rotating along the rotating shaft 130 is similar to that of the rotor 100 and the peripheral parts 101 and 102 shown in FIG. 2C, but differs in that they are integrally formed. In FIG. 2D, the windings 140 to 144 are omitted for convenience.

도 2e는 도 1a 내지 도 2d에 나타낸 고정자 자극 코어(110 ~ 114)의 자극에서 발생하는 자기장의 자기 경로를 나타낸 것이다.FIG. 2E illustrates the magnetic path of the magnetic field generated by the magnetic poles of the stator magnetic pole cores 110 to 114 shown in FIGS. 1A to 2D.

도 2e를 참조하면, 고정자 자극 코어(110 ~ 114)에 감긴 권선에 전류가 흐르면 고정자 자극 코어(110 ~ 114)의 내부를 따라 자기장이 형성된다. 고정자 자극 코어(110 ~ 114)의 내부를 따라 형성된 자기장은 고정자 자극 코어(110 ~ 114)에 형성된 갭(160) 부분에 존재하는 제1극(163)과 제2극(164) 사이에서 z 방향을 따라 형성된다. 갭(160) 부분에서는 z 방향을 따라 직선 형태로 형성되는 자기장(②)과 함께 제1극(163)과 제2극(164) 사이에서 곡선 형태로 형성되는 자기장(①)이 존재할 수 있다. 그러나 갭(160)의 간격이 작을수록 직선 형태로 형성되는 자기장(①)의 비율이 더 커질 수 있다. 권선에 흐르는 전류가 교류인 경우 고정자 자극 코어(110 ~ 114)의 내부를 따라 형성된 자기장은 +z 방향 또는 -z방향을 번갈아 가면서 향할 수 있다. 또한, 권선에 흐르는 전류가 직류인 경우에도 이 전류를 제어하는 제어기의 제어방식에 따라 고정자 자극 코어(110 ~ 114)의 내부를 따라 형성된 자기장은 +z 방향 또는 -z방향을 번갈아 가면서 향할 수 있다.Referring to FIG. 2E, when a current flows in a winding wound around the stator pole cores 110 to 114, a magnetic field is formed along the inside of the stator pole cores 110 to 114. The magnetic field formed along the inside of the stator pole cores 110 to 114 is z-direction between the first pole 163 and the second pole 164 present in the gap 160 formed in the stator pole cores 110 to 114. It is formed along. In the gap 160 part, there may be a magnetic field ① formed in a curved shape between the first pole 163 and the second pole 164 along with the magnetic field ② formed in a straight line along the z direction. However, as the gap 160 is smaller, the ratio of the magnetic field ① formed in a straight line shape may be greater. When the current flowing through the winding is alternating current, the magnetic field formed along the inside of the stator pole cores 110 to 114 may be alternately directed in the + z direction or the -z direction. In addition, even when the current flowing through the winding is a direct current, a magnetic field formed along the inside of the stator magnetic pole cores 110 to 114 may be alternately directed in the + z direction or the -z direction according to the control method of the controller controlling the current. .

도 2f는 도 2b에 나타낸 영역(P)를 자세히 도시한 것이다. FIG. 2F shows the area P shown in FIG. 2B in detail.

도 2f는 회전자 자극(120, 124)과 고정자 자극의 서로 인접한 면이 서로 반대되는 자극성을 갖는 경우를 나타낸 것이다. 이때, 도 2e와 같이 갭(160)에서 형성되는 자기장은 회전자 자극(120, 124)를 통과할 수 있는데, 도 2e에 나타낸 곡선 형태로 형성되는 자기장(①)의 양은 도 2f의 상태에서는 더욱 더 줄어들게 된다. 이는 갭(160) 사이에 존재하는 회전자 자극(120, 124)이 갭(160)의 일부 공간을 채워 자기경로를 강화시켜주기 때문이다. 이때에는 인접한 고정자 자극 코어(110)와 회전자(120) 사이에 인력이 발생할 수 있다.2F illustrates a case in which the rotor poles 120 and 124 and the stator poles adjacent to each other have opposite magnetic poles. In this case, as shown in FIG. 2E, the magnetic field formed in the gap 160 may pass through the rotor magnetic poles 120 and 124. The amount of the magnetic field ① formed in the curved shape shown in FIG. 2E is further increased in the state of FIG. 2F. Will be further reduced. This is because the rotor magnetic poles 120 and 124 existing between the gaps 160 fill a portion of the gap 160 to strengthen the magnetic path. At this time, an attraction force may occur between the adjacent stator pole core 110 and the rotor 120.

도 2f를 도 5b와 비교하여 보면, 도 5b의 구조에서는 고정자 자극 코어(161)에 의한 고정자 가극과 회전자 자극(151)의 상호작용이 약한 구조임에 비해, 도 2f에서는 고정자 자극 코어(110)에 의한 고정자 자극과 회전자 자극(120) 사이의 상호작용이 상대적으로 더 강한 구조임을 알 수 있다.Referring to FIG. 2F compared to FIG. 5B, in the structure of FIG. 5B, the interaction between the stator pole and the rotor pole 151 by the stator pole core 161 is weak, whereas in FIG. 2F, the stator pole core 110 is weak. It can be seen that the interaction between the stator pole and the rotor pole 120 by) is a relatively stronger structure.

도시하지는 않았지만 도 2f와는 반대로, 회전자 자극(120, 124)과 고정자 자극의 서로 인접한 면이 서로 동일한 자극성을 갖는 경우가 존재할 수 있다. 이때에는 인접한 고정자 자극 코어(110)와 회전자(120) 사이의 반발력이 발생할 수 있다.Although not shown, in contrast to FIG. 2F, there may be a case in which the rotor poles 120 and 124 and adjacent surfaces of the stator poles have the same magnetic poles. In this case, a repulsion force may occur between the adjacent stator pole core 110 and the rotor 120.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터의 평면도이다.3A is a plan view of an electric motor according to an embodiment of the present invention.

도 3a에 나타낸 전기모터는 4극 6슬롯(four-pole six-slot) 타입의 브러시리스 모터로서, 각 상(phase)의 권선들은 고정자 자극 주위에 감겨있다. 도 3a에 나타낸 전기모터는 단상, 2상, 또는 4상 모터일 수 있다.The electric motor shown in FIG. 3A is a four-pole six-slot type brushless motor, with windings of each phase wound around the stator poles. The electric motor shown in FIG. 3A may be a single phase, two phase or four phase motor.

도 3b는 도 3a의 고정자의 한 주기를 원주를 따라 전개한 것을 나타낸 것으로서, 권선 R, S, T 간의 배치관계를 나타낸다. R, S, T는 각각 120°의 위상차이를 가질 수 있다. 수평축은 전기적 각도(electrical angle)을 나타내며, 이때 한 사이클은 720°를 나타낸다. N극과 S극을 갖는 영구자석들이 회전자의 외주부 방향을 따라 상호교대로 배치되어 있다. 고정자에서, R상의 고정자 자극(SPR1, SPR2)은 R상의 권선에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 마찬가지로, S상의 고정자 자극(SPS1, SPS2) 및 T상의 고정자 자극(SPT1, SPT2)은 T상의 권선에 의해 전기적으로 연결되어 있다. R상, S상, T상의 권선은 N상에서 결합된다.FIG. 3B shows a cycle of the stator of FIG. 3A developed along the circumference, and shows the arrangement relationship between the windings R, S, and T. FIG. R, S, and T may each have a phase difference of 120 °. The horizontal axis represents the electrical angle, where one cycle represents 720 °. Permanent magnets having the north pole and the south pole are alternately arranged along the outer circumference of the rotor. In the stator, stator poles SPR1 and SPR2 on R are electrically connected by windings on the R phase. Similarly, the stator poles SPS1 and SPS2 of the S phase and the stator poles SPT1 and SPT2 of the T phase are electrically connected by windings of the T phase. The windings of the R, S and T phases are coupled in the N phase.

도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 3상 8극 모터의 구성을 나타내며, 이 경우 고정자 자극 코어는 매 360°의 전기적 각도(electrical angel)마다 자기적으로 분절되어(segmented) 있다.4 shows a configuration of a three-phase eight-pole motor as another embodiment according to the present invention, in which case the stator pole core is magnetically segmented at every 360 ° electrical angel.

상술한 구조는 전기모터의 구조로서 설명하였다. 그런데 전기모터와 발전기는 그 에너지의 변환 방향이 다를 뿐이어서 서로 유사한 구성을 갖는다는 점은 주지의 사실이기 때문에, 상술한 구로는 전기모터가 아닌 발전기에 대하여도 적용할 수 있다는 점을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.The above-described structure has been described as the structure of the electric motor. However, since it is well known that the electric motor and the generator have only similar configurations in that the energy conversion direction is different, it is easy to understand that the above-described sphere can be applied to a generator other than the electric motor. There will be.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will readily occur to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. The content of each claim in the claims may be combined in another claim without citations within the scope of the claims.

그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, and that the true scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof, .

100: 회전자 120 ~ 124: 회전자 자극, 영구자석
110 ~ 114: 고정자 자극 코어 115: 연결부재
140 ~ 144: 권선 150: 고정자
160: 갭(gap) 101: 회전자의 반지름 방향
102: 회전자의 회전축 연장방향
100: rotor 120 ~ 124: rotor magnetic pole, permanent magnet
110 to 114: stator pole core 115: connecting member
140 to 144: winding 150: stator
160: gap 101: radial direction of the rotor
102: extending direction of the rotation axis of the rotor

Claims (8)

회전자(rotor)로서, 상기 회전자의 둘레(circumference)를 따라 배치된 하나 이상의 회전자 자극(pole)을 갖는 회전자(rotor);
복수 개의 고정자 자극 코어을 갖는 고정자(stator); 및
상기 복수 개의 고정자 자극 코어 각각에 감긴 권선(winding)
을 포함하며,
상기 복수 개의 고정자 자극 코어 각각은 갭이 형성된 링(ring)의 형상을 가지며 상기 회전자의 반지름 방향으로 정렬되어 있고,
상기 회전자에 포함된 회전자 자극이 상기 고정자 자극 코어의 자기경로에 결합될 수 있도록, 상기 회전자의 일부가 상기 갭으로 삽입되어 있으며,
상기 복수 개의 고정자 자극 코어 중 제1 고정자 자극 코어에 감긴 제1 권선은, 제2 고정자 자극 코어에 감긴 제2 권선과는 분리된 별개의 권선이며,
상기 제1 권선에 흐르는 제1 전류와 상기 제2 권선에 흐르는 제2 전류는 독립적으로 제어되도록 되어 있는,
전기모터.
A rotor, comprising: a rotor having one or more rotor poles disposed along a circumference of the rotor;
A stator having a plurality of stator pole cores; And
Windings wound around each of the plurality of stator pole cores
/ RTI >
Each of the plurality of stator pole cores has a shape of a gap-shaped ring and is aligned in a radial direction of the rotor,
A portion of the rotor is inserted into the gap so that the rotor poles included in the rotor can be coupled to the magnetic path of the stator pole core,
Among the plurality of stator pole cores, a first winding wound on a first stator pole core is a separate winding separate from a second winding wound on a second stator pole core.
The first current flowing through the first winding and the second current flowing through the second winding are independently controlled.
Electric motor.
제1항에 있어서, 상기 복수 개의 고정자 자극 코어의 자기 경로는 서로 분리되어 있는, 전기모터.The electric motor of claim 1, wherein the magnetic paths of the plurality of stator pole cores are separated from each other. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 고정자 자극 코어는 연결부재에 의해 서로 연결되어 있는, 전기모터.The electric motor of claim 1, wherein the plurality of stator pole cores are connected to each other by a connecting member. 제1항에 있어서, 상기 모터는 두 개 이상의 상(phase)을 갖는, 전기모터.The electric motor of claim 1, wherein the motor has two or more phases. 제1항에 있어서, 상기 모터는 단상모터인, 전기모터.The electric motor of claim 1, wherein the motor is a single phase motor. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 회전자 자극 각각을 형성하는 각각의 영구자석은, 상기 영구자석의 자극에서의 자장이 상기 회전자의 회전축의 연장방향을 향하도록 되어 있는, 전기모터.2. The electric motor of claim 1, wherein each permanent magnet forming each of the one or more rotor poles is such that a magnetic field at the pole of the permanent magnet is directed in an extension direction of the rotation axis of the rotor. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 회전자 자극 각각의 제1극은 상기 회전자의 표면에 배치되고, 상기 하나 이상의 회전자 자극 각각의 제2극은 상기 회전자의 배면에 배치되는, 전기모터.The electric motor of claim 1, wherein a first pole of each of the one or more rotor poles is disposed on a surface of the rotor, and a second pole of each of the one or more rotor poles is disposed on a back side of the rotor. . 회전자(rotor)로서, 상기 회전자의 둘레(circumference)를 따라 배치된 하나 이상의 회전자 자극(pole)을 갖는 회전자(rotor);
복수 개의 고정자 자극 코어을 갖는 고정자(stator); 및
상기 복수 개의 고정자 자극 코어 각각에 감긴 권선(winding)
을 포함하며,
상기 복수 개의 고정자 자극 코어 각각은 갭이 형성된 링(ring)의 형상을 가지며 상기 회전자의 반지름 방향으로 정렬되어 있고,
상기 회전자에 포함된 회전자 자극이 상기 고정자 자극 코어의 자기경로에 결합될 수 있도록, 상기 회전자의 일부가 상기 갭으로 삽입되어 있으며,
상기 복수 개의 고정자 자극 코어 중 제1 고정자 자극 코어에 감긴 제1 권선은, 제2 고정자 자극 코어에 감긴 제2 권선과는 분리된 별개의 권선이며,
상기 제1 권선에 흐르는 제1 전류와 상기 제2 권선에 흐르는 제2 전류는 독립적으로 제어되도록 되어 있는,
발전기.



A rotor, comprising: a rotor having one or more rotor poles disposed along a circumference of the rotor;
A stator having a plurality of stator pole cores; And
Windings wound around each of the plurality of stator pole cores
/ RTI >
Each of the plurality of stator pole cores has a shape of a gap-shaped ring and is aligned in a radial direction of the rotor,
A portion of the rotor is inserted into the gap so that the rotor poles included in the rotor can be coupled to the magnetic path of the stator pole core,
Among the plurality of stator pole cores, a first winding wound on a first stator pole core is a separate winding separate from a second winding wound on a second stator pole core.
The first current flowing through the first winding and the second current flowing through the second winding are independently controlled.
generator.



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