KR101514351B1

KR101514351B1 - 모터 장치

Info

Publication number: KR101514351B1
Application number: KR1020130032828A
Authority: KR
Inventors: 이금식
Original assignee: 이금식
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2015-05-04
Also published as: KR20140119233A

Abstract

본 발명은 원판형 또는 차륜형 회전자의 외주연에 자석을 배치하고, 회전자의 지름 방향 연장선 또는 회전자면의 수직인 방향에 고정자를 설치함으로써 원형 디스크 형상으로 제조가 가능하고, 회전자와 전동기 축의 각속도 차이를 이용하여 출력의 증대가 가능하도록 한 모터 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 모터 장치는 축; 상기 축이 관통 결합되고, 원형 판상 또는 스포크와 림을 포함하는 차륜형으로 형성되는 회전자체; 복수로 구성되고, 상기 회전자체의 외주연 또는 원주면에 방사상으로 이격되어 결합되며 전후 한쌍의 자극면이 상기 회전자체 면과 나란한 판 형태로 형성되는 회전자자석; 및 복수로 구성되고 상기 회전자체의 원주 방향 연장선 상에 방사상으로 이격되어 배치되고, 고정자체와 상기 고정자체로부터 신장되어 형성되며 한쌍의 상기 자극면 각각과 대면하는 한쌍의 고정자편을 구비하는 고정자;를 포함하여 구성된다.

Description

모터 장치{Motor Device}

본 발명은 모터에 관한 것으로 특히, 원판형 또는 차륜형 회전자의 외주연에 자석을 배치하고, 회전자의 지름 방향 연장선 또는 회전자면의 수직인 방향에 고정자를 설치함으로써 원형 디스크 형상으로 제조가 가능하고, 회전자와 전동기 축의 각속도 차이를 이용하여 출력의 증대가 가능하도록 한 모터 장치에 관한 것이다.

전동기 또는 발전기는 전기를 동력으로 이용하거나 전기를 생산하는 매우 중요한 장치이며, 다양한 분야에서 필수적인 장치로 오랫동안 이용되고 있다. 전동기는 재료, 구조, 역학 관련 기술의 발전, 사용 용도의 확대 등의 이유로 여전히 지속적으로 개량 및 개발이 이루어지고 있다.

이와 같은 개량 및 개발의 방향은 전력을 동력으로 변환하는 변환효율, 사용목적에 맞는 형태, 소형화 및 고출력화에 맞춰지고 있다.

이를 위해 종래의 전동기는 전동기의 축방향 길이와 단면적을 일부 증가시켜 전자기장의 면적이 증대되도록 하거나, 회전자 및 고정자가 하나의 모터에 복수로 구성되는 형태의 모터를 이용하는 등의 방법을 이용하였다. 또는 감속기와 같은 장치를 모터의 축에 결합시키고 모터를 고회전형으로 제조하여 큰 토크 및 출력을 얻도록 하는 방법이 이용되었다.

그러나 이와 같은 종래의 전동기는 축방향 길이가 길어지거나, 감속기와 같은 부가장치의 결합으로 인해 설치 면적을 많이 차지하여, 협소한 공간에 설치가 어렵고 전동기의 중량이 증가하는 문제점이 있었다.

특히, 최근에는 전기자동차, 전기자전거와 같은 장치에 이용하거나 협소한 공간에서 사용 가능한 형태의 전동기에 대한 요구 수요가 크게 증가하고 있으나, 종래의 전동기는 이러한 요구를 충족시키기 곤란한 문제점이 있다.

공개특허공보 10-1998-020134(공개일 1998.06.25.)

따라서, 본 발명은 원판형 또는 차륜형 회전자의 외주연에 자석을 배치하고, 회전자의 지름 방향 연장선 또는 회전자면의 수직인 방향에 고정자를 설치함으로써 원형 디스크 형상으로 제조가 가능하고, 회전자와 전동기 축의 각속도 차이를 이용하여 출력의 증대가 가능하도록 한 모터 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 모터 장치는 축; 상기 축이 관통 결합되고, 원형 판상 또는 스포크와 림을 포함하는 차륜형으로 형성되는 회전자체; 복수로 구성되고, 상기 회전자체의 외주연 또는 원주면에 방사상으로 이격되어 결합되며 전후 한쌍의 자극면이 상기 회전자체 면과 나란한 판 형태로 형성되는 회전자자석; 및 복수로 구성되고 상기 회전자체의 원주 방향 연장선 상에 방사상으로 이격되어 배치되고, 고정자체와 상기 고정자체로부터 신장되어 형성되며 한쌍의 상기 자극면 각각과 대면하는 한쌍의 고정자편을 구비하는 고정자;를 포함하여 구성되며, 복수의 상기 회전자 자석은 이웃하는 상기 회전자 자석 간의 상기 자극면의 극성이 반전되도록 배치되고, 상기 고정자편과 상기 자극면이 일치될 때마다 상기 고정자편의 극성이 마주대하는 상기 자극면의 극성과 동일한 극성이 되도록 상기 고정자편의 극성이 조절된다.

상기 회전자 자석 및 상기 회전자 자석과 마주대하는 고정자편의 면은 만곡된다.

삭제

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 장치는 축; 상기 축이 관통 결합되고, 원형판 또는 림과 스포크를 포함하는 차륜형상으로 형성되는 회전자체; 복수로 구성되고, 상기 회전자체의 상기 원형판의 전후면의 가장자리 또는 상기 림의 전후면에 결합되며, 전후 한쌍의 자극면이 상기 회전자체 면과 직교하는 회전자 자석; 및 복수로 구성되고 상기 회전자체의 상기 원형판의 전후면 또는 상기 림의 전후면과 대면하여 방사상으로 서로 이격되어 배치되고, 고정자체와 상기 고정자체로부터 신장되어 형성되며 한쌍의 상기 자극면 각각과 대면하는 한쌍의 고정자편을 구비하는 고정자;를 포함하여 구성되며, 복수의 상기 회전자 자석은 이웃하는 상기 회전자 자석 간의 상기 자극면의 극성이 반전되도록 배치되고, 상기 고정자편과 상기 자극면이 일치될 때마다 상기 고정자편의 극성이 마주대하는 상기 자극면의 극성과 동일한 극성이 되도록 상기 고정자편의 극성이 조절된다.

상기 회전자 자석 또는 상기 고정자는 상기 회전자체를 사이에 두고 상기 전후면에 결합되는 상기 회전자 자석 또는 상기 고정자 간의 위치가 서로 어긋나게 배치된다.

삭제

본 발명에 따른 모터 장치는 원판형 또는 차륜형 회전자의 외주연에 자석을 배치하고, 회전자의 지름 방향 연장선 또는 회전자면의 수직인 방향에 고정자를 설치함으로써 원형 디스크 형상으로 제조가 가능하고, 회전자와 전동기 축의 각속도 차이를 이용하여 출력의 증대가 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 사시 개념도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 평면 개념도.
도 3은 회전자의 평면개념도와 측면도를 도시한 예시도.
도 4는 제1실시예에 다른 회전자와 고정자의 측면 형태를 도시한 예시도.
도 5는 고정자의 측면 및 배면도와 회전자의 측면 및 배면도.
도 6은 회전자의 회전을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 모터 장치의 구동회로를 도시한 예시도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 장치를 도시한 예시도.
도 9는 제2실시예에 따른 고정자 및 회전자를 상세하게 도시한 예시도.
도 10은 제3실시예에 따른 모터 장치의 평면도와 측면 개념도.
도 11은 회전자의 평면도와 측면 개념도.
도 12는 고정자를 좀 더 상세히 도시한 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분양의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 이해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치를 설명하기 위한 예시도들로서, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 사시 개념도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 평면 개념도이며, 도 3은 회전자의 평면개념도와 측면도를 도시한 예시도이다. 그리고, 도 4는 제1실시예에 다른 회전자와 고정자의 측면 형태를 도시한 예시도이고, 도 5는 고정자의 측면 및 배면도와 회전자의 측면 및 배면도이다. 또한, 도 6은 회전자의 회전을 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 모터 장치의 구동회로를 도시한 예시도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치(100)는 회전자(10)와 고정자(60)를 포함하여 구성된다.

회전자(10)는 축(30), 회전자체(11) 및 회전자자석(12)을 포함하여 구성된다. 특히 회전자체(11)는 축(30)에 결합되고, 축(30)으로부터 회전자 자석(12)을 축(30)의 원주방향(여기서, 원주방향은 축(30)의 단면 중심에서 단면 가장자리인 원주 상의 한 점을 잇는 가상선의 연장선 방향을 의미한다.)으로 일정거리 이격시켜 고정하는 역할을 하며, 이를 위해 원판, 또는 림과 스포크를 가지는 차륜형태로 구성될 수 있다. 여기서, 도 1 내지 도 7에서는 회전자체(11)가 원판형으로 형성된 예가 도시되어 있으나 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 축(30)으로부터 회전자자석(12)을 일정거리 이격시켜 고정하는 형태이면 다양한 형태로 회전자체(11)의 변형이 가능하다. 다만, 하기에서는 설명의 편의를 위한 원형 판상의 회전자체(11)를 위주로 본 발명을 설명하기로 한다.

이러한 회전자(10)는 회전자체(11)의 원주방향에 복수의 회전자 자석이 일정한 간격으로 이격되어 고정된다. 구체적으로 이러한 회전자 자석은 도 4에 도시된 바와 같이 회전자(10)는 축(30)에 회전자보스(14)가 결합되고, 회전자보스(14)에 회전자체(11)가 결합된다. 그리고 회전자체(11)의 원주면(15)에 회전자자석(12)이 결합된다. 도 3 및 도 4에서는 회전자체(11)의 원주면(15) 부근 즉, 회전자체(11)의 가장자리가 다른 부분에 비해 두께가 얇아지는 것으로 도시되어 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 한편, 회전자자석(12)은 전자석 또는 영구자석 중 어느 것이든 이용할 수 있으며, 어느 한 종류의 자석으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 다만, 회전자자석(12)으로 영구자석을 이용하는 것이 모터 장치의 구조를 단순화할 수 있으며, 용이한 제어, 저전력에 의한 고출력 구동이 가능한 점에서 유리하다.

고정자(60)는 복수로 구성되며 회전자(10)의 회전자체(11) 외주연을 따라 환상(또는 링 또는 원형) 등간격으로 배치되며, 모터 장치의 케이스(미도시)에 결합된다. 이 고정자(60)는 도 4에 도시된 바와 같이 단면 형상이 'ㄷ'자로 형성된다. 구체적으로 고정자(60)는 고정자체(61)와 고정자체(61)로부터 신장되어 형성되고 서로 이격되어 사이에 회전자 자석(12)의 이동을 위한 슬릿을 형성하는 한쌍의 고정자편(62 : 62a, 62b)로 구성된다. 또한, 고정자편(62) 각각에는 전자계의 형성을 위한 코일(70)이 각각 권취된다. 한편, 고정자편(62a,62b) 간의 간격은 최소한의 간격이 되도록 슬릿의 간격이 결정된다. 고정자편(62a, 62b)과 회전자 자석(12)의 간격이 커지면 토크, 출력이 저하됨으로써 기계적 간섭이 발생하지 않는 최소거리가 되도록 고정자편(62)과 회전자 자석(12) 간의 간격이 결정된다.

이러한 고정자편(62)은 고정자편(62a, 62b)에 권취된 코일에 흐르는 전류에 의해 각각 상반된 극의 자성을 가지게 되고 이를 통해 고정자편(62a, 62b) 사이에 자장을 형성하여 회전자 자석(12)에 대해 인력 또는 척력을 제공함으로써 회전자(10)를 회전시키게 된다.

한편, 이러한 고정자편(62)은 도 5에 도시된 바와 같이 코일(70)이 권취되는 부분의 두께만 다른 부분에 비해 얇게 형성될 수 있다. 즉, 도 4에서 점선으로 처리된 것과 같이 코일(70)이 권취되지 않은 부분이 권취된 부분에 비해 두껍게 형성되어 고정자(60)의 하부 즉, 회전자체(11) 면과 나란한 방향에서 고정자(60)를 봤을 때, 코일(70)의 일부가 고정자편(62)에 의해 가려질 수 있다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

한편, 축(30)에는 디텍터(40)가 결합될 수 있다. 이 디텍터(40)는 회전자(10)의 회전을 검출하고, 이를 전기신호로 변환하여 모터장치(100)의 제어부(90)에 전달한다. 제어부(90)는 디텍터(40)로부터의 신호를 이용하여 고정자편(62)의 극성을 전환하고, 이를 통해 회전자 자석(12)에 대해 인력과 척력을 교번하여 제공함으로써 회전자(10)를 회전시키게 된다. 여기서, 회전자 자석(12)이 전자석으로 구성되는 경우 디텍터(40)는 디텍터(40)로부터 검출된 신호를 이용하여 회전자 자석(12)의 극성을 변환할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

이러한 디텍터(40)는 포토커플러와 같은 광센서(43)와 회전자(10)의 회전에 따라 광센서(43)의 광을 단속하는 핀휠(42)을 포함하여 구성된다. 구체적으로 광센서는 핀휠(42)의 일측에 배치되고, 축(30)의 회전에 따라 핀휠(42)의 블레이드가 광센서(43)에 형성되는 광출력 단자(미도시)와 광입력 단자(미도시) 사이를 지나가게 된다. 이때, 블레이드가 광출력 단자로부터 광입력 단자로 방출되는 광을 단속하고, 광센서(43)는 이를 감지하여 전기 신호로 생성하게 되며, 이를 통해 회전자(10)의 회전자 자석(12) 위치를 제어부(90)가 인지할 수 있게 된다. 그리고, 이를 통해 제어부(90)의 회전자 자석(12)과 고정자(60)간의 위치에 따라 고정자(60)의 극성을 반전하여 회전자(10)를 회전시키게 된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 회전을 위한 제어 과정을 설명하기 위한 예시도이다. 도 6 및 도 7을 전술한 도 1 내지 도 5를 참조하여, 제1실시예에 따른 모터 장치(100)의 특징을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

제1실시예에 따른 모터 장치(100)는 도 1, 도 3 및 도 4를 통해 확인할 수 있듯이 종래 모터에 비해 얇은 두께(축(30)의 길이 방향, 또는 회전자체(11)의 면에 수직인 방향)의 모터장치를 구현하는 것이 가능하다.

특히, 제1실시예에 따른 모터 장치(100)는 축(30)으로부터 회전자체(11)의 직경만큼 이격되어 회전자 자석(12)이 배치된다. 이를 통해 제1실시예에 따른 모터 장치(100)는 회전자 자석(12)을 축(30)으로부터 종래의 모터에 비해 이격시켜 배치함으로써 회전자 자석(12)의 회전력을 이용하여 출력을 증대시킬 수 있게 된다. 구체적으로 본 발명의 모터 장치는 각운동량 보존 법칙 및 구심력과 같은 원리에 의해 회전자(10)의 원운동은 축(30)에 대한 힘으로 변환된다. 즉 회전자체(11)의 직경을 크게 하면 축(30)의 두께를 증가시키지 않고도 높은 출력의 모터 장치를 구현하는 것이 가능하다. 특히, 회전자 자석(12)으로 보자력 및 잔류자기가 큰 영구자석을 이용하고, 고정자(60)에 전자석을 이용하는 경우 저회전 고출력 모터장치를 구현하는 것이 가능해진다.

더불어, 본 발명의 모터 장치(100)는 회전자 자석(12)과 고정자(60)의 자극의 서로 마주 대하는 면의 넓이를 같게 형성하고, 회전자 자석(12)과 고정자(60)의 자극 간격을 최소로 유지한다. 이를 통해 회전자 자석(12)에 가해지는 자기장의 세기를 최대화함으로써 같은 전력에 의해 발생하는 자기장을 최대로 이용하고, 이를 통해 모터 장치(100)의 출력을 향상시키게 된다.

이러한 본 발명의 제1실시예에 다른 모터 장치(100)는 회전자(10)의 회전에 따라 고정자(60)의 자극을 반전시켜 회전자 자석(12)에 인력과 척력을 교대로 가하여 회전자의 회전력을 발생시킨다.

이를 위해, 본 발명의 제1실시예 및 하기에서 설명할 제2 및 제3실시예에의 회전자 자석(12)은 서로 이웃하는 회전자 자석(12)의 극이 반전되도록 회전자체(11)에 배치된다. 구체적으로 회전자체(11)의 일면 예를 들어 디텍터(40)와 마주 대하는 면을 전면, 회전자체(11)의 타면을 후면이라 가정하면, 서로 이웃하는 회전자 자석(12) 중 어느 하나는 N극과 S극 중 어느 한 극이 전면을 향하도록 배치되고, 이웃하는 다른 자석은 N극과 S극 중 나머지 한 극이 전면을 향하도록 배치된다.

구체적으로 도 6에서 a1, a2, a3는 회전자 자석(12)을 의미하며, a1과 a3는 a2와 이웃하는 회전자 자석(12)이다. 이러한 회전자 자석(12)이 회전자체(11)의 외주연에 배치될 때 a1은 S극(a1-)이 전면(도 6에는 회전자(10)를 전면 방향에서 바라본 평면도가 도시되어 있다.)을 향하도록 배치되고, a2는 N극(a2+)이 전면을 향하도록 배치되며, a3는 S극(a3-1)이 전면을 향하도록 배치된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 서로 이웃하는 회전자 자석(12)은 동일한 방향을 향하는 면의 극성이 반전되도록 배치된다.

이와 같이 배치되는 회전자 자석(12)을 가지는 회전자(10)를 회전시키기 위해서는 본 발명의 모터 장치는 회전자 자석(12)에 척력과 인력을 교번하여 제공하게 된다. 구체적으로 도 6에서 (a)와 같이 회전자 자석(12)이 고정자(60)와 일치된 상태에서 각 고정자(60) 특히, 각 고정자편(62)에는 마주대하는 회전자 자석(12)의 자극면의 극성과 동일한 극성을 가지도록 하여 고정자(60)에 의해 회전자 자석(12)에 척력을 발생시키게 된다. 반면 (b)에서와 같이 회전자 자석(12)이 고정자(60)와 불일치 된 상태 즉, 고정자(60)와 고정자(60) 사이에 위치(b1-b2, b2-b3)하는 경우에는 회전에 의해 중첩될 회전자 자석(12)의 극성과 고정자편(62)의 극성이 반대인 상태를 유지하여 회전자에 인력을 제공하게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 도 6에는 세 개의 고정자(b1, b2, b3) 각각의 고정자편(b1±, b2±, b3±)와 세 개의 회전자 자석(a1, a2, a3)이 도시되어 있다. 그리고, 도 6에서는 왼쪽 및 반시계 방향이 회전자 자석(a1, a2, a3)의 이동 방향이 된다. 또한 도 6에서 고정자편(b1±, b2±, b3±) 및 회전자 자석(a1, a2, a3)이 수평 배열된 위쪽 도면에서 아래쪽 고정자편((a)의 b1-, b2+, b3-, (b)의 b1-, b2-, b3+) 쪽이 전면 반대쪽 고정자편이 후면측 고정자편이 된다. 아울러, 회전자 자석(하기에선 제1 내지 제3회전자석으로 지칭함, a1, a2, a3) 중 제1회전자자석(a1) 및 제3회전자자석(a3)은 전면 방향이 S극(a1-, a3-), 후면 방향이 N극(a1+, a3+)이고 제2회전자자석(a2)은 전면 방향이 N극(a2+) 후면 방향이 S극(a2-)이 되어 회전자 자석(12) 간의 극성이 교번하여 배치된다.

이러한 회전자 자석(a1 내지 a3)가 왼쪽(또는 반시계 방향)으로 회전할 때 (a)와 같이 회전자 자석(a1 내지 a3)와 고정자(b1, b2, b3)가 일치되면, 각 고정자(b1, b2, b3)의 고정자편(b1±, b2±, b3±)은 마주대하는 회전자 자석(a1 내지 a3)의 자석면과 동일한 극성을 가지도록 극성이 결정된다. 구체적으로 제1회전자자석(a1)과 마주대하는 제1고정자편(b1±)의 전면 고정자편(b1-)은 제1회전자자석(a1)의 전면과 같은 극성인 S극을, 제1회전자자석(a1)의 후면과 마주대하는 후면 고정자편(b1+)은 N극이 되도록 극성이 조정된다. 마찬가지로 제2고정자편(b2±) 및 제3고정자편(b3±)도 이와 같이 일치된 회전자(a2, a3)의 전면 및 후면 극성과 동일한 극성을 가지도록 제어된다. 이를 통해 회전자자석(a1 내지 a3)와 고정자편±, b2±, b3±) 사이에는 척력이 발생하고, 이를 통해 회전자자석(a1 내지 a3)이 회전력을 얻게 된다.

반면,(b)와 같이 회전자자석(a1 내지 a3)과 고정자편(b1±, b2±, b3±)이 불일치 되는 경우 마주대하는 회전자자석(a1 내지 a3)의 자석편과 고정자편(b1±, b2±, b3±)은 서로 다른 극성을 유지하도록 고정자편(b1±, b2±, b3±)의 극성이 유지된다. 이를 통해 고정자편(b1±, b2±, b3±)이 회전자자석(a1 내지 a3)에 대해 인력을 제공하여 회전 중인 회전자 자석(a1 내지 a3)이 고정자편(b1±, b2±, b3±)에 끌려오게 됨으로써 회전이 이루어지게 된다. 그리고 회전자자석(a2,a3)가 회전에 의해 회전방향에 위치하는 고정자편과 중첩(a2-b1, a3-b2)되면 제어부(90)는 고정자편의 극성을 반전시켜 마주대하는 고정자편과 회전자자석(a2, a3)의 자석편이 동일한 극성이 되도록 조절하여 회전자에 척력을 제공하고 이를 통해 회전을 유지 또는 가속시키게 된다.

아울러, 제어부(90)는 디텍터(40)에 의해 회전자(10)의 회전을 감지하고 이를 통해 고정자편(b1±, b2±, b3±)의 자극을 회전자(10)의 회전이 이루어지는 동안 계속해서 변경함으로써 회전자(10)의 회전을 유지, 가속 또는 감속 시키게 된다.

한편, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 장치(200)를 도시한 예시도이고, 도 9는 제2실시예에 따른 고정자 및 회전자를 상세하게 도시한 예시도이다. 제2실시예의 모터 장치(200)는 전술한 제1실시예와 회전자 자석(212)의 형태 및 이에 대응되는 고정자편(262)의 형태만 달라진 것으로, 동일한 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 장치(200)의 회전자 자석(212)은 도 8에 도시된 바와 같이 만곡되어 활 형상으로 형성된다. 이러한 형상은 회전자 자석을 회전자체(11)의 원주방향의 연장선으로 절취했을 때 또는 모터 장치를 측면에서 바라 봤을 때의 형상이다. 즉, 전면이나 후면 중 어느 한 방향으로 돌출되고, 나머지 한 방향으로 움푹 들어간 형태로 형성된다.

아울러, 고정자편(262)도 이에 대응되는 형상으로 형성되어, 고정자편(262) 중 어느 하나는 회전자 자석(212)의 볼록한 부분에 대응되게 오목하게 형성되고, 나머지 하나는 회전자 자석(212)의 오목한 부분에 대응되게 볼록하게 형성된다. 이를 통해 회전자 자석(212)이 만곡된 활 형상으로 형성되더라도, 회전자 자석(212)의 면과 고정자편(262)의 면이 이루는 간격은 균일해진다.

특히, 본 발명의 제2실시예에 따른 회전자 자석(212)은 활 형상으로 형성되어 기계적 강성이 전술한 제1실시예에 비해 향상된다. 또한, 만곡된 형태로 형성되어 자석면의 넓이 및 이에 대응되는 고정자편(262)의 넓이가 넓어지게 되어 자속의 증가 및 이에 의한 출력 증가를 기대할 수 있다.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 모터 장치(300)를 도시한 예시도들로서 도 10은 제3실시예에 따른 모터 장치의 평면도와 측면 개념도이고, 도 11은 회전자의 평면도와 측면 개념도이며, 도 12는 고정자를 좀 더 상세히 도시한 예시도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 다른 모터 장치(300)는 전술한 실시예와 회전자 자석(312) 및 고정자(360)의 배치 및 형태가 상이한 것을 제외하곤 전술한 제1 및 제2실시예와 동일하다. 하기에서 제3실시예를 설명함에 있어 전술한 제1 및 제2실시예와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제3실시예에 따른 모터장치(300)의 회전자(310)는 회전자체(311)의 가장 자리 전면과 후면에 회전자체(311) 면과 수직인 방향으로 기립되어 회전자자석(312)이 결합된다. 이러한 회전자 자석(312)의 결합 형태가 도 11에 도시되어 있다. 회전자 자석(312)은 회전자체(311) 전면 및 후면에 각각 설치되며, 동일한 면에 형성된 회전자 자석은 일정한 거리로 이격되어 회전자체(311)에 결합된다. 그리고, 전면의 회전자 자석(312a)와 후면의 회전자 자석(312b)는 서로 엇갈려, 도 11의 하단에 도시된 도면과 같이 지그재그로 배치된다.

아울러, 고정자(360)도 이러한 회전자자석(312)의 배치에 대응되어 배치된다. 구체적으로 고정자(360)도 전면 고정자(360a)와 후면 고정자(360b)로 구분된다. 전면 고정자(360a)와 후면 고정자(360b) 각각은 회전자체(311) 전면 및 후면 가장 자리를 따라 회전자체(311)와 일정거리 이격되어 배치된다. 이러한 전면 고정자(360a)와 후면 고정자(360b)는 도 10의 하단에 도시된 바와 같이 회전자체(311)를 사이에 두고 대를 이루어 고정자쌍을 이루도록 배치될 수도 있고, 회전자 자석(312)와 같이 전면 고정자(360a)와 후면 고정자(360b)가 지그재그로 배치될 수도 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

특히, 제3실시예의 고정자(360)는 회전자 자석(312)이 통과하는 슬릿 즉, 고정자편(362a, 362b) 사이의 간극이 회전자체(311) 면에 수직인 방향에 배치된다. 전술한 제1 및 제2실시예의 경우 고정자편(62, 262) 사이의 간극이 회전자체(11, 211)의 원주방향 연장선 상에 배치되는 반면, 제3실시예에서는 전술한 실시예들과는 달리 회전자체(311) 면에 수직인 방향에 배치된다. 즉, 제3실시예의 고정자(360)는 고정자체(361)로부터 회전자체(311)를 향해 한쌍의 고정자편(362 : 362a, 362b)이 신장되어 형성되고, 마주보는 한쌍의 고정자편(362a, 362b) 사이에 형성되는 간극 즉, 슬릿은 회전자체(311)의 원주면과 동심원인 가상의 타원 상에 배치된다. 도 12에는 이러한 고정자(360)의 형태가 도시되어 있으며, 중간 도면은 고정자(360)의 배면도이고, 제일 하단의 도면은 측 단면도이다. 도 12를 참조하면, 제1고정자편(362a)과 제2고정자편(362b)은 고정자체(361)로부터 신장되어 형성되고 서로 이격되어 사이에 회전자자석(312)이 통과할 수 있는 슬릿을 형성한다. 특히, 고정자편(362)은 도시된 바와 같이 만곡된 형태로 형성되어 고정자편(362)의 사이로 회전자 자석(312)이 용이하게 통과할 수 있게 한다. 또한, 회전자 자석(312)도 이와 같이 만곡된 형태로 형성되며, 회전에 의해 고정자편(362) 사이를 통과하는 경우에도 회전자 자석(312)과 고정자편(362) 사이의 간극을 일정하게 유지할 수 있게 된다. 특히, 회전자 자석(312)과 고정자편(362) 사이의 간극을 매우 긴밀하게 유지할 수 있게 됨으로써 자력의 손실을 방지하고, 이를 통해 출력을 향상시키는 것이 가능해진다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10, 310 : 회전자 11, 311 : 회전자체
12, 212, 312 : 회전자자석 14 : 회전자보스
15 : 원주면 30 : 축
40 : 디텍터 42 : 핀휠
43 : 광센서 60, 360 : 고정자
61 : 고정자체 62, 262 : 고정자편
70 : 코일 90 : 제어부

Claims

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축;
상기 축이 관통 결합되고, 원형판 또는 림과 스포크를 포함하는 차륜형상으로 형성되는 회전자체;
복수로 구성되고, 상기 회전자체의 상기 원형판의 전후면의 가장자리 또는 상기 림의 전후면에 결합되며, 전후 한쌍의 자극면이 상기 회전자체 면과 직교하는 회전자 자석; 및
복수로 구성되고 상기 회전자체의 상기 원형판의 전후면 또는 상기 림의 전후면과 대면하여 방사상으로 서로 이격되어 배치되고, 고정자체와 상기 고정자체로부터 신장되어 형성되며 한쌍의 상기 자극면 각각과 대면하는 한쌍의 고정자편을 구비하는 고정자;를 포함하여 구성되며,
상기 회전자 자석 또는 상기 고정자는 상기 회전자체를 사이에 두고 상기 전후면에 결합되는 상기 회전자 자석 또는 상기 고정자 간의 위치가 서로 어긋나게 배치하여,
복수의 상기 회전자 자석은 이웃하는 상기 회전자 자석 간의 상기 자극면의 극성이 반전되도록 배치되고,
상기 고정자편과 상기 자극면이 일치될 때마다 상기 고정자편의 극성이 마주대하는 상기 자극면의 극성과 동일한 극성이 되도록 상기 고정자편의 극성이 조절되며,
상기 회전자 자석 및 상기 회전자 자석과 마주대하는 고정자편의 면은 만곡되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
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