KR101334633B1 - 자석을 이용한 무접점 모터 - Google Patents

Abstract

자석을 이용한 무접점 모터가 개시된다. 전기를 공급받아 회전축을 회전시키는 모터 본체; 상기 회전축의 일단에 결합하는 제1 자석; 상기 모터 본체와 상기 제1 자석을 내부에 수용하여 외부와 차단된 케이스; 및 상기 제1 자석에 대향하여 상기 케이스의 외부에서 회전가능하도록 결합하는 제2 자석을 포함하는 자석을 이용한 무접점 모터는 자석을 이용하여 접촉 및 결합하지 않는 상태에서 타 물체를 회전시킬 수 있어서 간단한 방법으로 방수 처리가 가능한 효과가 있다.

Description

자석을 이용한 무접점 모터{Non contact motor using magnet}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 특히 자석을 이용한 무접점 모터에 관한 것이다.

모터는 외부에서 전력을 받아서 축에 회전력을 발생시키는 전기 부품이다. 모터는 회전하는 축에 프로펠러나 동작을 위한 다양한 부품을 연결하여 전기력으로 물체를 움직일 때 주로 사용한다.

특히, 유체의 흐름을 통해 추진력을 발생하는 경우 모터 축에 프로펠러나 회전반을 장착한다. 이 경우 모터 축이 모터의 내부에서 외부로 연장되어 프로펠러나 회전반에 모터의 회전력을 직접적으로 전달된다.

하지만, 수중 모터의 경우에는 모터의 케이스에 축이 통과하는 홀을 형성하고 그 홀에 축을 통과시킨 다음 그 축의 끝에 프로펠러나 회전반을 결합하기 때문에, 해당 홀을 통해 물이 스며들 가능성이 크다. 따라서 종래 기술은 수중 모터 기술에서 방수 기술을 다양하게 제시한다.

대한민국 등록특허 제0931981호(모터방수장치)에는 실링어댑터의 내주면에 수분유입방지턱을 구비하고, 베이스플레이트의 상면에는 결합홈과 결합턱에 각각 브이링이 설치되어 모터의 내측으로 수분이 유입되지 않도록 하는 기술이 개시된다. 또한, 종래 기술에 따르면, 고정밀의 나노입자 형태의 구리스 등을 발라서, 물이 새어 들어오거나 나기지 못하게 하는 등의 기술을 활용한다. 하지만, 종래 기술들은 완전한 해결책은 되지 못하고, 수압이 어느 순간 높아지거나 방수를 위한 구조물 사이가 벌어지거나 구리스 등이 떨어져 나가서 빈틈이나 공극이 생길 경우 물이 새어 들어갈 수 있으므로, 항상 정비를 철저히 하고 깨끗이 처리해야 한다.

또한, 물이 새면 물곰팡이, 물수초 등이 모터의 축에 붙어서 자라거나 모터의 내부에 붙기 때문에 모터 내부에 녹이 슬거나, 모터의 회전이 불가능해지는 문제가 있다. 종래 기술에 따르면, 이러한 문제를 해결하기 위해 모터의 축에 독극물이 든 구리스 등을 발라서, 그러한 생명체가 자라거나 붙지 못하도록 방지하는 노력을 한다. 하지만, 이러한 작업은 쉽지 않고, 자주 하는 경우 시간 및 경비가 상당히 소요되며, 환경오염의 원인이 될 수도 있는 반면, 정비를 소홀히 하는 경우 모터 회전에 문제가 쉽게 발생하며 모터의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따르면, 수중에서 모터 내부에 물을 의도적으로 유입하여 모터에서 발생하는 열을 방열하는데 사용하는 경우도 있으나, 이러한 경우에도 상술한 바와 같이 모터 내부에 녹이 슬거나 모터의 회전을 방해하는 문제점이 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은 자석을 이용하여 접촉 및 결합하지 않는 상태에서 타 물체를 회전시킬 수 있는 무접점 모터를 제공한다.

또한, 본 발명은 간단한 방법으로 방수 처리가 가능한 무접점 모터를 제공한다.

본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전기를 공급받아 회전축을 회전시키는 모터 본체; 상기 회전축의 일단에 결합하는 제1 자석; 상기 모터 본체와 상기 제1 자석을 내부에 수용하여 외부와 차단된 케이스; 및 상기 제1 자석에 대향하여 상기 케이스의 외부에서 회전가능하도록 결합하는 제2 자석을 포함하는 자석을 이용한 무접점 모터가 제공된다.

여기서, 상기 제1 자석 및 상기 제2 자석 중 어느 하나 이상은 전자석이 될 수 있다.

또한, 상기 제2 자석의 회전 중심에 형성된 회전 돌출부는 상기 회전축에 상응하는 위치의 상기 케이스에 형성된 삽입홈에 삽입되며, 상기 제2 자석은 상기 회전 돌출부를 중심으로 회전할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 머리에 착용하는 헬멧 본체; 상기 헬멧 본체의 전방을 커버하며, 투명한 재질로 형성된 전방 커버; 상기 전방 커버의 상단에 결합하여 상기 전방 커버의 일면에서 와이퍼 동작을 수행하는 와이퍼; 및 상기 전방 커버의 상단 및 상기 와이퍼에 결합하여 상기 와이퍼의 회전 운동을 제어하는 무접점 모터를 포함하는 헬멧을 제공한다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 무접점 모터는 자석을 이용하여 접촉 및 결합하지 않는 상태에서 타 물체를 회전시킬 수 있어서 간단한 방법으로 방수 처리가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 측단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 정면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 자석의 다양한 형태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 구성도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 구성도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 구성도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터를 구비한 헬멧의 사시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈", "…수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 구성도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 모터 본체(110), 회전축(120), 제1 자석(130), 케이스(140), 제2 자석(150), 회전부(160)가 도시된다.

본 실시예는 자석을 이용하여 접촉 및 결합하지 않는 상태에서 모터의 회전력을 전달받을 수 있는 구조를 제시한다. 구체적으로 본 실시예는 모터를 내부에 포함하는 케이스의 내부 및 외부에 서로 인력을 작용하는 자석을 구비하여 모터를 회전시킴으로써 외부 자석을 회전시키고, 결과적으로 외부 자석에 결합한 프로펠러 등을 회전시키는 특징이 있다.

모터 본체(110)는 전원을 인가받아 회전축(120)을 회전시키는 구성요소가 포함된 본체이다. 여기서, 모터는 공급되는 전기 방식에 따라 직류용, 단상 교류용, 3상 교류용 등의 종류로 나뉘며, 본 발명은 모터의 동작 원리의 종류에 무관하게 적용될 수 있다.

케이스(140)는 모터 본체(110)와 제1 자석(130)을 내부에 수용하여 외부와 차단되는 프레임이다. 케이스(140)는 기본적으로 방수를 위해 외부와 공기 및 물의 출입을 차단하도록 처리될 수 있다.

또한, 다른 실시예에 따르면, 케이스(140)는 제1 자석(130)과 제2 자석(150) 간의 접촉을 차단하는 역할만을 수행할 수도 있다. 이 경우 제1 자석(130)과 제2 자석(150)은 케이스(140)를 개재하여 서로 결합한다.

케이스(140)를 형성하는 물질은 자력을 통과시키는 물질이 될 수 있다. 예를 들면, 케이스(140)는 금속, 플라스틱, 목재 등 자력을 통과시키는 다양한 물질로 제조될 수 있다.

제1 자석(130)은 모터의 회전축(120)의 일단에 결합하며, 제2 자석(150)은 제1 자석(130)에 대향하여 케이스(140)의 외부에서 회전가능하도록 결합한다. 제1 자석(130)과 제2 자석(150)은 서로 접촉하지는 않지만, 자력을 통해 결합하여 모터의 회전축(120)이 회전하는 경우 제1 자석(130)은 제2 자석(150)을 자력을 이용하여 회전시킬 수 있다.

도 3a를 참조하면, 제1 자석(130)과 제2 자석(150)은 원형이 될 수 있으며, 서로 다른 극이 마주보아 서로 인력을 작용할 수 있다. 이 경우 제1 자석(130)과 제2 자석(150)은 각각 N극과 S극이 반원을 형성하는 영구 자석이 될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 자석을 크게 제작하기 위해서 복수의 단위 자석을 서로 연결하여 원형상의 자석을 구현한 도면이 제시된다. 이러한 구조에 따르면, 단위 자석의 크기 및 자력의 세기에 따라 더욱 사이즈 및 자력이 큰 자석을 제조할 수 있는 특징이 있다.

제1 자석(130)과 제2 자석(150)의 형상은 구체적인 응용예에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면, 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 정다각형 등 다양한 형상이 될 수 있다.

제2 자석(150)은 케이스(140)의 외부에 회전가능하도록 제1 자석(130)과 결합하여 제1 자석(130)이 회전하는 경우 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 제1 자석(130)과 제2 자석(150)의 자력은 제1 자석(130)이 회전하는 경우 제2 자석(150)이 이탈하지 않고 회전할 수 있을 정도로 충분히 클 수 있다.

회전부(160)는 제2 자석(150)과 결합하여 제2 자석(150)이 회전하는 경우 함께 회전하는 구성요소이다. 회전부(160)는 제2 자석(150)과 직접적으로 결합하거나 또는 다른 구조를 사이에 두고 결합할 수 있다. 후자의 경우 예를 들면, 회전부(160)는 케이스(140) 외부에 구비된 회전축을 이용하여 제2 자석(150)과 결합할 수 있다. 회전부(160)는 프로펠러 또는 회전반이 될 수 있다. 회전부(160)가 회전하는 방향은 제2 자석(150)과 같을 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 완전히 밀봉된 모터는 먼지, 수초, 물곰팡이 등에 의해 훼손되지 않으며, 별도의 구리스가 필요하지 않기 때문에 수명이 연장되고, 물이 새지 않기 때문에 안정된 수중 모터로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 수중 모터의 제작이 간단한 특징이 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 구성도이다. 도 4를 참조하면, 모터 본체(110), 회전축(120), 제1 자석(130), 케이스(140), 삽입홈(141), 제2 자석(150), 회전 돌출부(151), 회전부(160)가 도시된다. 이하에서는 상술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

본 실시예는 제2 자석(150)이 케이스(140)와 소정의 간격을 유지한 상태에서 회전가능하도록 제1 자석(130)과 결합하는 구조를 제시한다.

제2 자석(150)의 회전 중심에 형성된 회전 돌출부(151)는 회전축(120)에 상응하는 위치의 케이스(140)에 형성된 삽입홈(141)에 삽입되며, 제2 자석(150)은 회전 돌출부(151)를 중심으로 회전한다. 삽입홈(141)은 케이스(140)에 돌출되거나 또는 케이스(140)의 외면에 오목하게 형성된 홈이 될 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 제2 자석(150)은 회전 돌출부(151) 및/또는 삽입홈(141)의 길이만큼 케이스(140)와 이격된 상태에서 제1 자석(130)과 자력으로 결합한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 구성도이다. 정면도인 도 5 및 측면도인 도 6을 참조하면, 모터 본체(110), 회전축(120), 제1 자석(130), 케이스(140), 회전볼(142), 제2 자석(150), 회전부(160)가 도시된다. 이하에서는 상술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

본 실시예는 볼 베어링 결합 구조에 의하여 제2 자석(150)이 케이스(140)와 소정의 간격을 유지한 상태에서 회전가능하도록 제1 자석(130)과 결합하는 구조를 제시한다.

회전볼(142)은 제1 자석(130)에 상응하는 위치의 케이스(140) 외부면에 형성된 원형홈에 삽입되며, 제1 자석(130)의 자력을 제2 자석(150)에 전달하고 회전하면서 제2 자석(150)을 지지한다. 예를 들면, 회전볼(142)은 금속성 물질로 형성될 수 있다. 회전볼(142)은 단위 회전볼의 집합체로서 케이스(140) 외부면에 이탈되지 않도록 삽입될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 회전볼(142) 대신 링 형상의 회전링이 구비될 수도 있다.

제2 자석(150)은 회전볼(142)에 자력으로 결합한 상태에서 제1 자석(130)의 회전에 따른 회전볼(142)의 자전 및 공전의 동작에 의하여 회전할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터의 구성도이다. 도 7을 참조하면, 모터 본체(110), 회전축(120), 제1 자석(130), 케이스(140), 제2 자석(150), 회전부(160), 전원 공급부(170)가 도시된다. 이하에서는 상술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

본 실시예는 자석의 자력을 크게 하기 위하여 전원의 공급에 의해 자력을 형성하는 전자석을 이용하는 특징이 있다.

제1 자석(130)은 전자석이 될 수 있으며, 전원 공급부(170)는 제1 자석(130)에게 전원을 공급한다. 전원 공급부(170)는 케이스(140) 내부에 위치하거나 또는 그 외부에 위치할 수도 있다.

전원이 인가되면서 회전할 수 있는 제1 자석(130)의 구조는 본 발명이 속하는 기술의 통상의 지식을 가진자에게는 자명한 사항이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

제2 자석(150)도 전자석이 될 수 있으며, 이 경우 제2 자석(150)은 별도의 전원 소스로부터 전원을 인가받을 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 제1 자석(130)과 제2 자석(150)을 결합하는 자력의 크기를 임의대로 조절할 수 있다. 즉, 제1 자석(130)의 회전속도가 달라지는 경우 회전속도가 클수록 제1 자석(130)과 제2 자석(150)을 결합시키는 자력이 커야 그 결합이 유지될 수 있으므로, 회전속도에 따라 자력의 크기를 조절할 수 있다.

예를 들면, 본 실시예는 제1 자석(130)의 회전속도가 작은 경우에 전원 공급부(170)가 제1 자석(130)에 작은 전원을 인가하여 자력을 작게 하고, 제1 자석(130)의 회전속도가 큰 경우에는 전원 공급부(170)가 제1 자석(130)에 큰 전원을 인가하여 자력을 크게 함으로써 회전속도에 따라 제1 자석(130)과 제2 자석(150)을 결합하는 자력을 조절할 수 있다.

여기서, 회전속도의 크고 작음, 자력의 크고 작음은 미리 설정된 기준값을 기준으로 설정될 수 있다. 또한, 본 실시예는 회전속도와 자력의 관계를 데이터베이스에 저장한 후 이러한 데이터베이스를 참조하여 회전속도에 따라 자력을 정하는 전원 제어부를 더 포함할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터를 구비한 헬멧의 사시도이다. 도 8을 참조하면, 헬멧 본체(210), 전방 커버(220), 모터(230), 와이퍼(240)가 도시된다.

본 실시예는 상술한 바와 같이 방수가 가능한 무접점 모터를 헬멧의 와이퍼에 적용하여 비, 눈, 먼지 등을 제거할 때 와이퍼를 작동하는 특징이 있다.

헬멧 본체(210)는 일반적으로 사람의 머리에 착용하는 헬멧의 기본 본체이다. 전방 커버(220)는 헬멧 본체(210)의 전방을 커버하며, 투명한 재질로 형성된다. 전방 커버(220)는 양 사이드에서 헬멧 본체(210)와 회동가능하도록 결합하여 전방을 커버하거나 또는 위로 올릴 수 있다.

와이퍼(240)는 전방 커버(220)의 상단에 결합하여 전방 커버(220)의 일면에서 와이퍼 동작을 수행한다. 여기서, 와이퍼 동작은 전방 커버(220)의 일면을 쓸어 내는 동작을 의미한다.

와이퍼(240)의 길이는 전방 커버(220)의 수직 길이와 같거나 또는 사람의 눈이 위치한 부분을 쓸 수 있을 정도의 길이가 될 수 있다.

모터(230)는 상술한 무접점 모터로서 전방 커버(220)의 상단 및 와이퍼(240)에 결합하여 와이퍼(240)의 회전 운동을 제어할 수 있다.

이외에도 본 실시예에 따른 무접점 모터는 자동차용 와이퍼, 음식물 혼합기(믹서), 음식물 파쇄기 등 방수가 필요한 제품에 응용되어 적용될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 무접점 모터는 어항 내부에 구비되는 모터로 사용되거나 또는 보트에 구비되는 모터로 사용될 수 있다. 이 경우 모터는 방수가 될 뿐만 아니라 방수를 위해 구리스 또는 약품 등과 같은 별도의 처리가 필요하지 않기 때문에 종래기술의 문제점을 간단히 극복할 수 있는 장점이 있다.

그 외 본 발명의 실시예에 따른 자석을 이용한 무접점 모터에 대한 구체적인 구조, 엑추에이터, 배터리, 센서 등 부품 표준화 기술 등에 대한 구체적인 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다.

또한, 상술한 각 구성 요소는 물리적으로 인접한 하나의 부품으로 구현되거나 서로 다른 부품으로 구현될 수도 있다. 후자의 경우 각 구성 요소는 인접하거나 또는 서로 다른 구역에 위치하여 제어될 수 있으며, 이 경우 본 발명은 각 구성 요소를 제어하는 별도의 제어수단 또는 제어실을 구비하여 유선 또는 무선으로 각 구성요소를 제어할 수도 있다.

상기한 바에서, 각 실시예에서 설명한 각 구성요소 및/또는 기능은 서로 복합적으로 결합하여 구현될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 모터 본체 120 : 회전축
130 ; 제1 자석 140 : 케이스
141 : 삽입홈 142 : 회전볼
150 : 제2 자석 151 : 회전 돌출부
160 : 회전부 170 : 전기 공급부
210 : 헬멧 본체 220 : 전방 커버
230 : 모터 240 : 와이퍼

Claims (4)

1. 전기를 공급받아 회전축을 회전시키는 모터 본체;
   상기 회전축의 일단에 결합하는 제1 자석;
   상기 모터 본체와 상기 제1 자석을 내부에 수용하는 케이스-여기서, 상기 제1 자석의 양극은 상기 케이스의 면에 모두 대향함-; 및
   상기 제1 자석의 양극과 서로 다른 극이 대향하며 상기 케이스의 외부에서 회전가능하도록 결합하는 제2 자석을 포함하되,
   상기 제1 자석 및 상기 제2 자석 중 어느 하나 이상은 전자석이며, 상기 전자석의 세기는 상기 회전축의 회전 속도에 상응하여 달라지는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 무접점 모터.
   
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