KR101702035B1

KR101702035B1 - 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터

Info

Publication number: KR101702035B1
Application number: KR1020150023141A
Authority: KR
Inventors: 박계정
Original assignee: 박계정
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2017-02-02
Also published as: KR20160100567A

Abstract

본 발명은 코일에 흐르는 전류 제어를 통해 자기력선제어기 내 영구자석의 자로를 변경하여 상기 영구자석이 외부로 발산하는 자기력을 온/오프할 수 있는 자기력선제어기를 모터의 고정자 및/또는 회전자에 적용하여, 자기력선제어기 내 영구자석이 외부로 발산하는 자기력의 온/오프 제어를 통해 영구자석의 자기력을 모터의 구동력으로 활용토록 함으로써, 자기력선제어기 내 자로 변경을 위해 상대적으로 적은 양의 전류를 사용하면서 이를 통해 영구자석의 자기력을 모터의 구동력으로 활용할 수 있어 에너지 효율을 높이는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터에 관한 것이다.

Description

영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터{A Motor using the control magnetic line of force of permanent magnet}

기존 모터는 회전자와 고정자로 이루어지는데, 일반적으로 고정자에는 코일이, 회전자에는 영구자석이 배치되어(또는 고정자 또는 회전자에 전자석을 배치하기도 함) 코일에 전류가 흐름에 따라 발생하는 자기장(자기력)을 이용해 회전자가 회전하면서 동력을 발생시키는 구조를 적용하고 있다. 즉, 기존 모터는 코일에 전류를 인가하여 그로 인해 직접적으로 발생하는 전자기력을 이용하므로, 큰 동력을 방생시키기 위해서는 그에 비례하여 더 큰 전류(전원)을 인가해야만 한다.

(특허 문헌)

공개특허 제10-1998-0075864호(1998.11.16. 공개) "브러시리스 DC모터"

한편, 상기 (특허 문헌)에 개시되어 있는 종래기술은, 3상전원용 코일슬롯을 갖는 스테이터와, 상기 스테이터 내에 회전가능하게 설치되는 로터를 구비한 센서리스형 브러시리스 DC모터에 관한 것으로서, 상기 로터는, 원주방향으로 등각도로 분배되어 반경방향으로 돌출되며 축선방향을 따라 장착슬롯이 각각 형성되어 있는 적어도 8개의 돌출극부와, 상기 장착슬롯내에 수용되는 영구자석을 포함하여 이에 의해, 출력과 효율이 향상된 센서리스형 브러시리스 DC모터에 관한 것이다.

그러나, 상기 (특허 문헌)에 개시된 종래기술 역시 일반적인 기존 모터의 구조에서 벗어나지 않는 코일과 영구자석을 이용한 구조에서 벗어나지 않고 있고, 또한 큰 출력을 얻기 위해서는 그보다 훨씬 많은 전류를 인가하여야 하는 것은 여전하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 코일에 흐르는 전류 제어를 통해 자기력선제어기 내 영구자석의 자로를 변경하여 상기 영구자석이 외부로 발산하는 자기력을 온/오프할 수 있는 자기력선제어기를 모터의 고정자 및/또는 회전자에 적용하여, 자기력선제어기 내 영구자석이 외부로 발산하는 자기력의 온/오프 제어를 통해 영구자석의 자기력을 모터의 구동력으로 활용하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자기력선제어기 내 자로 변경을 위해 상대적으로 적은 양의 전류를 사용하면서 이를 통해 영구자석의 자기력을 모터의 구동력으로 활용함으로써 에너지 효율을 높인 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 평면상으로는 회전자는 2의 배수, 고정자는 3의 배수로 각각 균등하게 방사형으로 배열함과 아울러, 높이 방향으로는 2겹 이상으로 중첩되어 배치하고, 중첩된 각각의 겹마다 고정자와 회전자는 각각 일정 각도 엇갈려 배치함으로써, 에너지 효율을 높인 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 평면상에서 고정자를 중앙에 두고 양측에 회전자가 배열되거나 또는 회전자를 중앙에 두고 양측에 고정자가 배열되는 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조에서, 중앙에 위치하는 고정자 또는 회전자에 양방향자기력선제어기를 활용함으로써 공간적 구조적 효율성을 높인 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터를 제공하고자 하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터는 다음과 같은 구성을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터는 모터를 구성하는 고정자와 회전자 중 어느 하나를 자기력선제어기로, 다른 하나를 영구자석으로 형성하고, 상기 자기력선제어기에서 코일에 흐르는 전류 제어를 통해 자기력선제어기 내 영구자석의 자로를 변경하여 상기 영구자석이 외부로 발산하는 자기력을 온/오프하는 특성을 이용하여 모터의 구동력을 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터는 모터를 구성하는 고정자와 회전자 모두를 자기력선제어기로 형성하고, 상기 자기력선제어기에서 코일에 흐르는 전류 제어를 통해 자기력선제어기 내 영구자석의 자로를 변경하여 상기 영구자석이 외부로 발산하는 자기력을 온/오프하는 특성을 이용하여 모터의 구동력을 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터에 있어서 상기 자기력선제어기는, 고정된 제1자성플레이트와 제2자성플레이트; 상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트에 부착되는 제1영구자석; 상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트에 각각 연결되며 고정되는 연결축; 상기 연결축을 따라 왕복이동가능하게 형성되는 제3자성플레이트와 제4자성플레이트; 상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트에 부착되는 제2영구자석; 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트 일단을 각각 연결하여 자로가 형성되도록 하는 연결플레이트; 및 상기 제3자성플레이트, 제4자성플레이트 및 연결플레이트 중 하나 이상에 각각 권선되어 설치되는 코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터에 있어서 상기 자기력선제어기는, 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트를 각각 상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제1탄성수단과 제2탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터에 있어서 상기 코일은, 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트에 각각 권선되어 설치되는 제1코일과 제2코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터에 있어서 상기 자기력선제어기는, 상기 제1코일과 제2코일이 각각 반대방향으로 권선되고, 제어부의 제어하에 상기 제1코일 및 제2코일에 순방향(+,-) 전류를 인가하면, 상기 제3자성플레이트의 제1자성플레이트를 향하는 일단에는 제1자성플레이트와 동일한 극성이 형성되고 상기 제4자성플레이트의 제2자성플레이트를 향하는 일단에도 제2자성플레이트와 동일한 극성이 형성되어, 상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트로부터 이격되므로, 상기 제1영구자석의 자기력은 상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트를 통해 외부로 발산하게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터에 있어서 상기 자기력선제어기는, 제어부의 제어하에 상기 제1코일 및 제2코일에 역방향(-,+) 전류를 인가하면, 상기 제3자성플레이트의 제1자성플레이트를 향하는 일단에는 제1자성플레이트와 반대되는 극성이 형성되고 상기 제4자성플레이트의 제2자성플레이트를 향하는 일단에도 제2자성플레이트와 반대되는 극성이 형성되어, 상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트와 맞닿게 되므로, 상기 제1영구자석의 자기력은 상기 제1자성플레이트, 제3자성플레이트, 제4자성플레이트 및 제2자성플레이트를 잇는 폐자로가 형성됨에 따라 쇄교되어 외부로는 자기력을 발산하지 않게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터는, 모터를 구성하는 고정자와 회전자 모두가 자기력선제어기으로 형성되는 경우, 고정자와 회전자는 각각 평면상에서 회전자는 2의 배수, 고정자는 3의 배수로 각각 균등하게 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터는, 모터를 구성하는 고정자와 회전자 모두가 자기력선제어기으로 형성되는 경우, 고정자와 회전자는 각각 높이 방향으로 2겹 이상으로 중첩되어 배치되고, 중첩된 각각의 겹마다 고정자와 회전자는 각각 일정 각도 엇갈려 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터는 양방향자기력선제어기를 추가로 포함하고, 상기 양방향자기력선제어기는, 고정된 제1자성플레이트와 제2자성플레이트; 상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트에 부착되는 제1영구자석; 상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트와 대향되는 방향에 고정된 제5자성플레이트와 제6자성플레이트; 상기 제5자성플레이트 및 제6자성플레이트에 부착되는 제3영구자석; 상기 제1자성플레이트와 제5자성플레이트, 그리고 상기 제2자성플레이트와 제6자성플레이트를 각각 연결하며 고정되는 연결축; 상기 연결축을 따라 왕복이동가능하게 형성되는 제3자성플레이트와 제4자성플레이트; 상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트의 제1자성플레이트와 제2자성플레이트를 향하는 일단에 부착되는 제2영구자석; 상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트의 제5자성플레이트와 제6자성플레이트를 향하는 타단에 부착되는 제4영구자석; 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 중앙부에서 일정 간격 이격되어 별도로 제3자성플레이트와 제4자성플레이트를 연결하여 각각 자로가 형성되도록 하는 제1연결플레이트와 제2연결플레이트; 및 상기 제3자성플레이트, 제4자성플레이트, 제1연결플레이트 및 제2연결플레이트 중 하나 이상에 각각 권선되어 설치되는 코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터에 있어서 상기 양방향자기력선제어기는, 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트를 각각 상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제1탄성수단과 제2탄성수단; 및 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트를 각각 상기 제5자성플레이트와 제6자성플레이트로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제3탄성수단과 제4탄성수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터에 있어서 상기 코일은, 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 제1자성플레이트와 제2자성플레이트를 향하는 일측에 각각 권선되어 설치되는 제1코일과 제2코일; 및 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 제5자성플레이트와 제6자성플레이트를 향하는 타측에 각각 권선되어 설치되는 제3코일과 제4코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 모터는, 평면상에서 고정자를 중앙에 두고 양측에 회전자가 배열되거나 또는 회전자를 중앙에 두고 양측에 고정자가 배열되는 이중 구조에서, 중앙에 위치하는 고정자 또는 회전자에는 상기 양방향자기력선제어기가 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 코일에 흐르는 전류 제어를 통해 자기력선제어기 내 영구자석의 자로를 변경하여 상기 영구자석이 외부로 발산하는 자기력을 온/오프할 수 있는 자기력선제어기를 모터의 고정자 및/또는 회전자에 적용하여, 자기력선제어기 내 영구자석이 외부로 발산하는 자기력의 온/오프 제어를 통해 영구자석의 자기력을 모터의 구동력으로 활용하게 된다.

본 발명은 자기력선제어기 내 자로 변경을 위해 상대적으로 적은 양의 전류를 사용하면서 이를 통해 영구자석의 자기력을 모터의 구동력으로 활용함으로써 에너지 효율을 높이는 효과를 갖는다.

본 발명은 평면상으로는 회전자는 2의 배수, 고정자는 3의 배수로 각각 균등하게 방사형으로 배열함과 아울러, 높이 방향으로는 2겹 이상으로 중첩되어 배치하고, 중첩된 각각의 겹마다 고정자와 회전자는 각각 일정 각도 엇갈려 배치함으로써, 에너지 효율을 높이는 효과를 갖는다.

본 발명은 평면상에서 고정자를 중앙에 두고 양측에 회전자가 배열되거나 또는 회전자를 중앙에 두고 양측에 고정자가 배열되는 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조에서, 중앙에 위치하는 고정자 또는 회전자에 양방향자기력선제어기를 활용함으로써 공간적 구조적 효율성을 높이는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 사용되는 자기력선제어기 구조를 도시한 구조도
도 2는 도 1의 자기력선제어기에서 순방향 전류가 인가된 경우의 동작상태와 자로를 도시한 참고도
도 3은 도 1의 자기력선제어기에서 역방향 전류가 인가된 경우의 동작상태와 자로를 도시한 참고도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구조를 도시한 구조도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 구조를 도시한 구조도
도 6은 도 5에서 회전자의 회전 과정에 따라 자기력선제어기의 극성이 변경되는 상태를 도시한 참고도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터에 사용되는 양방향자기력선제어기 구조를 도시한 구조도
도 8은 도 7의 양방향자기력선제어기에서 순방향 전류가 인가된 경우의 동작상태와 자로를 도시한 참고도
도 9는 도 7의 양방향자기력선제어기에서 역방향 전류가 인가된 경우의 동작상태와 자로를 도시한 참고도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터에 사용되는 양방향자기력선제어기 구조를 도시한 구조도
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터의 구조를 도시한 구조도
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터의 구조를 도시한 구조도
도 13은 고정자 또는 회전자가 높이 방향으로 2겹 이상으로 중첩되어 배치된 상태를 도시한 참고도

이하에서는 본 발명에 따른 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는, 모터를 구성하는 고정자(10)와 회전자(30) 중 어느 하나를 자기력선제어기(50)으로 형성하고 다른 하나는 영구자석으로 형성하거나 또는 고정자(10)와 회전자(30) 모두를 자기력선제어기(50)로 형성하고(도 4 및 도 5 참조), 이때 상기 자기력선제어기(50)에서 코일(550)에 흐르는 전류 제어를 통해 자기력선제어기(50) 내 제1영구자석(521)의 자로를 변경하여 상기 영구자석이 외부로 발산하는 자기력을 온/오프하는 특성을 이용하여 모터의 구동력을 획득하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 모터는 기존 모터의 구조와 다르게, 상기 자기력선제어기(50) 내 영구자석의 외부를 향한 자기력 발산의 온/오프 제어를 통해 영구자석의 보자력을 모터의 구동력으로 활용하는 것인바, 본 발명의 모터에 사용되는 자기력선제어기(50)의 특징은 아래와 같다. 이때 자기력선을 제어하기 위한 상기 코일(550)에의 전류 제어 시점은 본 발명에서 일 예로 들고 있는 3상 형태가 아닌 그 외 다른 형태에서도 다양하게 구현될 수 있으며, 이 경우 전류 제어 시점은 다양한 센서 또는 회전 시퀀스 프로그램 등으로 최적의 효율을 나타내도록 구현(제어)된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 모터에 사용되는 자기력선제어기(50)의 일 형태는, 고정된 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512); 상기 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)에 부착되는 제1영구자석(521); 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)에 각각 연결되며 고정되는 연결축(530); 상기 연결축(530)을 따라 왕복이동가능하게 형성되는 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514); 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)에 부착되는 제2영구자석(522); 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514) 일단을 각각 연결하여 자로가 형성되도록 하는 연결플레이트(540); 및 상기 제3자성플레이트(513), 제4자성플레이트(514) 및 연결플레이트(540) 중 하나 이상에 각각 권선되어 설치되는 코일(550);을 포함할 수 있다.

상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)는 각각 고정되며, 자로가 쉽게 형성될 수 있는 자성체 일 예로, 자기저항이 작은 재질인 순철 또는 규소강판 등으로 충분한 두께를 갖도록 형성되는 구성이다. 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)는 각각 후술할 제1영구자석(521)의 양측에 부착되어 제1영구자석(521)의 자로는 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)를 통해 후술할 바와 같이 폐자로를 형성하여 쇄교되거나 또는 외부를 향해 자기력을 발산하게 된다.

상기 제1영구자석(521)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 이격되어 고정되는 상기 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)에 부착되는 영구자석으로, 일 예로 상기 제1영구자석(521)의 N극이 상기 제1자성플레이트(511)에, 상기 제1영구자석(521)의 S극이 상기 제2자성플레이트(512)에 각각 연결되면, 상기 제1자성플레이트(511)는 N극으로, 상기 제2자성플레이트(512)는 S극으로 자화되게 된다.

상기 연결축(530)은 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)에 각각 연결되며 고정되는 구성으로, 후술할 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 왕복이동시 그 경로를 제공하는 가이드레일 역할을 수행하게 된다. 상기 연결축(530)은 자로가 형성될 수 없는 비자성체로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)에 형성되는 자로가 상기 연결축(530)을 따라서는 (연결)형성될 수 없도록 하기 위함이다. 다만, 상기 연결축(530)을 반드시 비자성축으로 한정하는 것은 아니다.

상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)는 상기 연결축(530)을 따라 왕복이동가능하게 형성되는 구성으로, 후술할 바와 같이 제3자성플레이트(513) 및/또는 제4자성플레이트(514)에 권선되어 있는 하기 코일(550)에 인가되는 전류의 방향(+,- 또는 -,+)에 따라 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)에 형성되는 극성(N극, S극)의 변화에 연동하여 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)를 향하는 방향 또는 그 반대방향으로 왕복 이동하게 된다. 이를 위해 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514) 역시 자성체 일 예로, 자기저항이 작은 재질인 순철 또는 규소강판 등으로 충분한 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)는 상기 연결축(530)이 중공 내부를 관통하도록 연결축(530)과 결합관계를 형성할 수 있으며, 그 외 다양한 형태로의 결합관계로도 구현될 수 있다.

상기 제2영구자석(522)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 이격되어 고정되는 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)에 부착되는 영구자석으로, 일 예로 상기 제2영구자석(522)의 S극이 상기 제3자성플레이트(513)에, 상기 제1영구자석(521)의 N극이 상기 제4자성플레이트(514)에 각각 연결될 수 있다. 이 경우 상기 제2영구자석(522)의 극성은 그와 마주보는 상기 제1영구자석(521)의 극성과 반대되어, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)가 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)를 향해 이동하고자 하는 경우 양자를 당기는 인력 중 하나로 작용할 수 있다.

상기 연결플레이트(540)는 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514) 일단을 각각 연결하여 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514) 간에 자로가 형성될 수 있도록 하는 구성으로, 따라서 역시 자성체 일 예로, 자기저항이 작은 재질인 순철 또는 규소강판 등으로 충분한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.

상기 코일(550)은 상기 제3자성플레이트(513), 제4자성플레이트(514) 및 연결플레이트(540) 중 하나 이상에 각각 권선되어 설치되는 구성으로, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)에 각각 권선되어 설치되는 제1코일(551)과 제2코일(552)을 포함할 수 있다. 자성체인 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)에 각각 권선된 제1코일(551)과 제2코일(552)에 전류가 인가되면 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)는 각각 자화되어 극성을 띄게 되는데, 이때 상기 제1코일(551)과 제2코일(552)에 인가되는 전류의 방향을 반대로 바꾸면 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 극성도 반대로 변화하게 된다. 한편, 상기 제1코일(551)과 제2코일(552)은 각각 서로 반대방향으로 권선되어 동일한 방향의 전류가 상기 제1코일(551)과 제2코일(552)에 인가되었을 때 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 일단에 형성되는 극성이 서로 다르게 형성될 수 있게 함이 바람직하다.

한편, 상기 자기력선제어기(50)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)를 각각 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제1탄성수단(561)과 제2탄성수단(562)을 포함하게 되는데, 상기 제1탄성수단(561)과 제2탄성수단(562)은 그 탄성력으로, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)를 각각 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)로부터 이격되는 방향으로 이동해야 하는 경우에는 탄성력으로 그 이동이 원활하게 이루어질 수 있게 보조하고, 반대로 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)를 각각 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)로부터 이격된 이후의 상태에서는 상기 제1영구자석(521)과 제2영구자석(522) 간의 당기는 인력에 의해 양자가 서로 끌어당겨져 결합되는 것을 방지(즉, 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)가 각각 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)로부터 이격된 상태를 유지)하게 된다. 이를 위해 상기 탄성력은 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)를 각각 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)로부터 이격된 상태에서 상기 제1영구자석(521)과 제2영구자석(522) 간의 작용하는 인력보다는 커야 한다. 다만 이러한 상태에서, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)를 향하는 방향의 일단에 각각 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)의 극성에 반대되는 극성이 형성된 경우에는 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)가 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)를 향해 이동하여 각각 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)와 맞닿게 된다.

한편, 도 2를 참조하여 제어부(미도시)의 제어하에 상기 자기력선제어기(50)의 제1코일(551) 및 제2코일(552)에 순방향(+,-) 전류가 인가된 경우를 설명하면, 상기 제1코일(551)은 순방향 전류가 인가되었을 때 상기 제3자성플레이트(513)의 제1자성플레이트(511)를 향하는 일단에 제1자성플레이트(511)에 형성된 극성(일 예로, N극)과 동일한 극성(일 예로, N극)이 형성될 수 있도록 권선되고, 반대로 상기 제2코일(552)은 순방향 전원이 인가되었을 때 상기 제4자성플레이트(514)의 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에 제2자성플레이트(512)에 형성된 극성(일 예로, S극)과 동일한 극성(일 예로, S극)이 형성될 수 있도록 권선됨으로써, 상기 제1코일(551) 및 제2코일(552)에 순방향 전류가 인가되면, 상기 제3자성플레이트(513)의 제1자성플레이트(511)를 향하는 일단에 제1자성플레이트(511)에 형성된 극성(일 예로, N극)과 동일한 극성(일 예로, N극)이 형성되고 상기 제4자성플레이트(514)의 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에도 제2자성플레이트(512)에 형성된 극성(일 예로, S극)과 동일한 극성(일 예로, S극)이 형성되어, 상기 제1자성플레이트(511)와 제3자성플레이트(513)간 그리고 상기 제2자성플레이트(512)와 제4자성플레이트(514)간에는 각각 밀어내는 척력이 발생되므로, 상기 제1탄성수단(561)과 제2탄성수단(562)의 탄성력을 극복하지 못하고 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)가 각각 상기 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)로부터 이격(①방향)되게 된다. 이때, 상기 제1영구자석(521)의 자기력을 살펴보면, 제1영구자석(521)의 N극에서는 그와 맞닿아 있는 상기 제1자성플레이트(511)를 통해 나오는 자로가 폐자로를 형성하지 못하고(상기 제3자성플레이트(513) 방향으로 가지 못하고) 외부를 향해(외부 공간을 거쳐 상기 제2자성플레이트(512) 방향으로) 자기력을 발산하게 된다. 또한, 상기 제3자성플레이트(513), 제4자성플레이트(514) 및 연결플레이트(540)에서는 도 2에 도시된 바와 같은 폐자로가 형성되게 된다.

반대로, 도 3을 참조하여 제어부(미도시)의 제어하에 상기 자기력선제어기(50)의 제1코일(551) 및 제2코일(552)에 역방향(여기서, 역방향이란, 앞서 설명한 순방향과 +,-가 반대되는 방향 즉, -,+방향을 의미함) 전류가 인가된 경우를 설명하면, 상기 제1코일(551)은 역방향 전류가 인가되었을 때 상기 제3자성플레이트(513)의 제1자성플레이트(511)를 향하는 일단에 제1자성플레이트(511)에 형성된 극성(일 예로, N극)과 반대되는 극성(일 예로, S극)이 형성될 수 있도록 권선되고, 반대로 상기 제2코일(552)은 역방향 전원이 인가되었을 때 상기 제4자성플레이트(514)의 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에 제2자성플레이트(512)에 형성된 극성(일 예로, S극)과 반대되는 극성(일 예로, N극)이 형성될 수 있도록 권선됨으로써, 상기 제1코일(551) 및 제2코일(552)에 역방향 전류가 인가되면, 상기 제3자성플레이트(513)의 제1자성플레이트(511)를 향하는 일단에 제1자성플레이트(511)에 형성된 극성(일 예로, N극)과 반대되는 극성(일 예로, S극)이 형성되고 상기 제4자성플레이트(514)의 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에도 제2자성플레이트(512)에 형성된 극성(일 예로, S극)과 반대되는 극성(일 예로, N극)이 형성되어, 상기 제1자성플레이트(511)와 제3자성플레이트(513)간 그리고 상기 제2자성플레이트(512)와 제4자성플레이트(514)간에는 각각 당기는 인력이 발생되므로, 상기 제1영구자석(521)과 제2영구자석(522) 간의 인력에 더해져 상기 제1탄성수단(561)과 제2탄성수단(562)의 탄성력을 극복하여 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)가 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)를 향하여 이동(②방향)하여 제1자성플레이트(511)와 제3자성플레이트(513) 그리고 제2자성플레이트(512)와 제4자성플레이트가 각각 맞닿게 된다. 이때, 상기 제1영구자석(521)의 자기력을 살펴보면, 제1영구자석(521)의 N극에서는 그와 맞닿아 있는 상기 제1자성플레이트(511)를 통해 나오는 자로가 그와 맞닿아 있는 상기 제3자성플레이트(513)를 향하고, 제2영구자석(522)와 제4자성플레이트(514)를 거쳐 상기 제2자성플레이트(512) 및 제1영구자석(521)의 S극으로 연결되는 폐자로를 형성하게 되는바, 제1영구자석(521)의 자기력은 상기 폐자로를 따라 형성되므로 외부로는(외부를 향하여는) 자기력을 발산하지 않게 된다.

본 발명의 모터는 이와 같은 원리가 적용되는 자기력선제어기(50)을 활용하여, 일 예로, 모터를 구성하는 고정자(10)와 회전자(30) 중 어느 하나를 자기력선제어기(50)으로 형성하고 다른 하나는 영구자석으로 형성하거나 또는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 고정자(10)와 회전자(30) 모두를 자기력선제어기(50)로 형성할 수 있다. 이때, 고정자(10)와 회전자(30)는 각각 평면상에서 도 4 및 도 5에 도시된 예에서와 같이, 회전자(30)는 2의 배수, 고정자(10)는 3의 배수로 각각 균등하게 방사형으로 배열될 수 있다.

도 6을 참조하여, 회전자(30)와 고정자(10)에 적용된 자기력선제어기(50)에서의 각각의 자기력선제어기(50) 내 영구자석의 외부로 발산되는 자기력의 온/오프 제어에 따른 회전자(30)의 회전과정 및 그에 따른 모터의 구동력 발생과정을 살펴보면,

먼저, 도 6의 (1)에 도시된 바와 같이, 회전자(30)가 12시 방향에 위치한 고정자(10)를 향해 시계방향으로 회전운동을 하고 있는 상태에서는, 12시 방향에 위치한 고정자(10)의 코일(550)에는 순방향(+,-) 전류가 인가되어(또는 전원(전류)이 인가되지 않게 제어하는 것도 가능함) 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)와 이격된 상태가 되므로, 12시 방향에 위치한 고정자(10) 내 제1영구자석(521)의 자기력은 앞서 설명한 바와 같이, N극인 제1자성플레이트(511)에서 S극인 제2자성플레이트(512)를 향하여 외부로 자기력이 발산되게 되고, 이때 회전하는 회전자(30) 역시 코일(550)에는 순방향(+,-) 전류가 인가되어 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)와 이격된 상태가 되므로, 회전자(30) 내 제1영구자석(521)의 자기력은 앞서 설명한 바와 같이, N극인 제1자성플레이트(511)에서 S극인 제2자성플레이트(512)를 향하여 외부로 자기력이 발산되게 된다(이때, 2시 방향에 위치하고 있는 인접 고정자(10)의 코일(550)에는 역방향(-,+) 전류가 인가되어 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)와 맞닿게 되므로, 2시 방향에 위치한 고정자(10) 내 제1영구자석(521)의 자기력은 앞서 설명한 바와 같이, 제1자성플레이트(511)에서 제3자성플레이트(513)로 그리고 제4자성플레이트(514)에서 제2자성플레이트(512)로 각각 자로가 형성되는 폐자로가 형성되므로, 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)의 외부로는(외부를 향하여는) 자기력이 발산하지 않게 된다). 그러므로, 회전자(30)의 회전방향에 위치하는 제2자성플레이트(512)에서 외부로 발산되는 자기력의 극성(일 예로, S극)과 12 방향의 고정자(10)의 제1자성플레이트(511)에서 외부로 발산되는 자기력의 극성(일 예로, N극) 사이에는 당기는 인력이 발생되므로, 회전자(30)가 보다 빠르게 시계방향으로 회전을 가속하게 된다.

이후, 도 6의 (2)에 도시된 바와 같이, 회전자(30)가 회전을 계속하여 12시 방향에 위치한 고정자(10)와 마주하게 되는 상태에서는 순간적으로, 12시 방향에 위치한 고정자(10)의 코일(550)에는 역방향(-,+) 전류가 인가되어 앞서 설명한 바와 같이, 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)와 맞닿게 됨으로써, 12시 방향에 위치한 고정자(10) 내 제1영구자석(521)의 자기력은 앞서 설명한 바와 같이, 제1자성플레이트(511)에서 제3자성플레이트(513)로 그리고 제4자성플레이트(514)에서 제2자성플레이트(512)로 각각 자로가 형성되는 폐자로가 형성되므로, 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)의 외부로는(외부를 향하여는) 자기력이 발산하지 않게 하고, 역시 회전자(30)의 코일(550)에도 순간적으로 역방향(-,+) 전류가 인가되어 위와 동일하게 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)의 외부로는(외부를 향하여는) 자기력이 발산되지 않게 하여, 고정자(10)와 회전자(30)가 마주보는 상태에서 양자 간의 인력(자기력)의 작용에 의해 회전력이 감소되지 않도록 한다. 이때, 2시 방향에 위치하는 고정자(10)의 코일(550)에는 순방향(+,-) 전류가 인가됨으로써, 앞서 설명한 바와 같이, 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)와 이격된 상태가 되므로, 2시 방향에 위치하는 고정자(10) 내 제1영구자석(521)의 자기력은 앞서 설명한 바와 같이, N극인 제1자성플레이트(511)에서 S극인 제2자성플레이트(512)를 향하여 외부로 자기력이 발산되게 된다.

이후, 도 6의 (3)에 도시된 바와 같이, 회전자(30)가 12시 방향에 위치한 고정자(10)를 지나쳐 시계방향의 회전을 계속하는 상태에서는, 상기 회전자(30)의 코일에 다시 순방향(+,-) 전류가 인가되어, 앞서 설명한 바와 같이, 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)와 이격된 상태가 되므로, 회전자(30) 내 제1영구자석(521)의 자기력은 앞서 설명한 바와 같이, N극인 제1자성플레이트(511)에서 S극인 제2자성플레이트(512)를 향하여 외부로 자기력이 발산하게 되고, 따라서 회전자(30)의 회전방향에 위치하는 제2자성플레이트(512)에서 외부로 발산되는 자기력의 극성(일 예로, S극)과 2 방향의 고정자(10)의 제1자성플레이트(511)에서 외부로 발산되는 자기력의 극성(일 예로, N극) 사이에는 당기는 인력이 발생되므로, 회전자(30)가 보다 빠르게 시계방향으로 회전을 가속하게 된다.

이와 같은 원리를 통해 본 발명의 모터는 고정자(10) 및/또는 회전자(30)에 적용되는 자기력선제어기(50) 내에서의 자로 변경을 위한 코일에 인가되는 전류 제어를 통해, 고정자(10) 및/또는 회전자(30)에 적용되는 자기력선제어기(50) 내 영구자석의 외부로 발산되는 자기력의 온/오프 제어를 활용하여 (자로 변경을 위한)상대적으로 적은 전원(에너지)을 사용하면서 영구자석의 자기력(보자력)을 효율적으로 모터의 구동력으로 활용케 된다.

이하에서는, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 양방향으로 외부로 발산되는 자기력의 온/오프 제어가 가능한 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터에 사용되는 양방향자기력선제어기(70) 구조에 대해 설명하도록 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 양방향으로 외부로 발산되는 자기력의 온/오프 제어가 가능한 양방향자기력선제어기(70)은, 고정된 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512); 상기 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)에 부착되는 제1영구자석(521); 상기 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)와 대향되는 방향에 고정된 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712); 상기 제5자성플레이트(711) 및 제6자성플레이트(712)에 부착되는 제3영구자석(721); 상기 제1자성플레이트(511)와 제5자성플레이트(711), 그리고 상기 제2자성플레이트(512)와 제6자성플레이트(712)를 각각 연결하며 고정되는 연결축(530); 상기 연결축(530)을 따라 왕복이동가능하게 형성되는 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514); 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에 부착되는 제2영구자석(522); 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)를 향하는 타단에 부착되는 제4영구자석(722); 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 중앙부에서 일정 간격 이격되어 별도로 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)를 연결하여 각각 자로가 형성되도록 하는 제1연결플레이트(731)와 제2연결플레이트(732); 및 상기 제3자성플레이트(513), 제4자성플레이트(514), 제1연결플레이트(731) 및 제2연결플레이트(732) 중 하나 이상에 각각 권선되어 설치되는 코일(550);을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1자성플레이트(511), 제2자성플레이트(512), 제1영구자석(521), 제3자성플레이트(513), 제4자성플레이트(514), 제2영구자석(522), 연결축(530), 제1연결플레이트(731) 및 코일(550)은 앞서 자기력선제어기(50)의 구성과 동일한 것이며, 상기 양방향자기력선제어기(70)은 결국 상기 자기력선제어기(50) 2개를 반대방향으로 이어놓은 것과 같은 구조이므로, 상기 제5자성플레이트(711), 제6자성플레이트(712), 제3영구자석(721), 제4영구자석(722), 제2연결플레이트(732)는 각각 상기 제1자성플레이트(511), 제2자성플레이트(512), 제1영구자석(521), 제2영구자석(522), 제1연결플레이트(731)에 대응되는 구성이므로, 중복기재를 피하기 위해 별도의 설명은 생략토록 한다. 이때, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)는 물리적으로는 연결되어 있는 형태이나, 실제 자기적으로는 상측부분과 하측부분이 각각 상기 제1연결플레이트(731)와 제2연결플레이트(732)를 기준으로 나뉘어 자로가 형성되는 형태를 이룬다.

한편, 상기 양방향자기력선제어기(70)은, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)를 각각 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제1탄성수단(561)과 제2탄성수단(562); 및 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)를 각각 상기 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제3탄성수단(741)과 제4탄성수단(742);을 포함할 수 있는데, 상기 제3탄성수단(741)과 제4탄성수단(742) 역시 상기 제1탄성수단(561)과 제2탄성수단(562)에 대응되는 구성이다.

또한, 상기 코일(550)은, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)를 향하는 일측에 각각 권선되어 설치되는 제1코일(551)과 제2코일(552); 및 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)를 향하는 타측에 각각 권선되어 설치되는 제3코일(553)과 제4코일(554);을 포함할 수 있는데, 상기 제3코일(553)과 제4코일(554) 역시 상기 제1코일(551)과 제2코일(552)에 대응되는 구성이다.

도 8을 참조하여 제어부(미도시)의 제어하에 상기 자기력선제어기(50)의 제1코일(551), 제2코일(552), 제3코일(553) 및 제4코일(554)에 순방향(+,-) 전류가 인가된 경우를 설명하면, 상기 제1코일(551)은 순방향 전류가 인가되었을 때 상기 제3자성플레이트(513)의 제1자성플레이트(511)를 향하는 일단에 제1자성플레이트(511)에 형성된 극성(일 예로, N극)과 동일한 극성(일 예로, N극)이 형성될 수 있도록 권선되고, 상기 제3코일(553)도 제1코일(551)과 동일하게 권선되어 순방향 전류가 인가되었을 때 상기 제3자성플레이트(513)의 제5자성플레이트(711)를 향하는 타단에 제5자성플레이트(711)에 형성된 극성(일 예로, N극)과 반대되는 극성(일 예로, S극)이 형성되며, 반대로 상기 제2코일(552)은 순방향 전원이 인가되었을 때 상기 제4자성플레이트(514)의 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에 제2자성플레이트(512)에 형성된 극성(일 예로, S극)과 동일한 극성(일 예로, S극)이 형성될 수 있도록 권선되고, 상기 제4코일(554)도 제2코일(552)과 동일하게 권선되어 순방향 전류가 인가되었을 때 상기 제4자성플레이트(514)의 제6자성플레이트(712)를 향하는 타단에 제6자성플레이트(712)에 형성된 극성(일 예로, S극)과 반대되는 극성(일 예로, N극)이 형성됨으로써, 상기 제1코일(551), 제2코일(552), 제3코일(553) 및 제4코일(554)에 순방향 전류가 인가되면, 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에는 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)에 형성된 극성과 동일한 극성이 형성되어 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 일단과 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512) 사이에는 밀어내는 척력이 발생하고, 반대로 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 제5자성플레이트(711) 및 제6자성플레이트(712)를 향하는 타단에는 각각 제5자성플레이트(711) 및 제6자성플레이트(712)에 형성된 극성과 반대되는 극성이 형성되어 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 타단과 제5자성플레이트(711) 및 제6자성플레이트(712) 사이에는 당기는 인력이 발생되므로, 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)는 제5자성플레이트(711) 및 제6자성플레이트(712)와 맞닿는 상태가 된다(①방향으로 이동함). 이때, 상기 제1영구자석(521)의 자기력을 살펴보면, 앞서 설명한 바와 같이, 제1영구자석(521)의 N극에서는 그와 맞닿아 있는 상기 제1자성플레이트(511)를 통해 나오는 자로가 폐자로를 형성하지 못하고(상기 제3자성플레이트(513) 방향으로 가지 못하고) 외부를 향해(외부 공간을 거쳐 상기 제2자성플레이트(512) 방향으로) 자기력을 발산하게 되고, 반대로 상기 제3영구자석(721)의 자기력을 살펴보면, 앞서 설명한 바와 같이, 제3영구자석(721)의 N극에서는 그와 맞닿아 있는 상기 제5자성플레이트(711)를 통해 나오는 자로가 제5자성플레이트(711)에서 제3자성플레이트(513)로 그리고 제4영구자석(722) 및 제4자성플레이트(514)를 거쳐 제6자성플레이트(712)로 각각 자로가 형성되는 폐자로가 형성되므로, 종국에는 제3영구자석(721)의 자기력은 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)의 외부로는(외부를 향하여는) 자기력을 발산하지 않게 된다.

도 9를 참조하여 제어부(미도시)의 제어하에 상기 자기력선제어기(50)의 제1코일(551), 제2코일(552), 제3코일(553) 및 제4코일(554)에 반대로 역방향(-,+) 전류가 인가된 경우를 설명하면, 상기 제1코일(551)은 역방향 전류가 인가되었을 때 상기 제3자성플레이트(513)의 제1자성플레이트(511)를 향하는 일단에 제1자성플레이트(511)에 형성된 극성(일 예로, N극)과 반대되는 극성(일 예로, S극)이 형성될 수 있도록 권선되고, 상기 제3코일(553)도 제1코일(551)과 동일하게 권선되어 역방향 전류가 인가되었을 때 상기 제3자성플레이트(513)의 제5자성플레이트(711)를 향하는 타단에 제5자성플레이트(711)에 형성된 극성(일 예로, N극)과 동일한 극성(일 예로, N극)이 형성되며, 반대로 상기 제2코일(552)은 역방향 전원이 인가되었을 때 상기 제4자성플레이트(514)의 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에 제2자성플레이트(512)에 형성된 극성(일 예로, S극)과 반대되는 극성(일 예로, S극)이 형성될 수 있도록 권선되고, 상기 제4코일(554)도 제2코일(552)과 동일하게 권선되어 역방향 전류가 인가되었을 때 상기 제4자성플레이트(514)의 제6자성플레이트(712)를 향하는 타단에 제6자성플레이트(712)에 형성된 극성(일 예로, S극)과 동일한 극성(일 예로, S극)이 형성됨으로써, 상기 제1코일(551), 제2코일(552), 제3코일(553) 및 제4코일(554)에 역방향 전류가 인가되면, 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)를 향하는 일단에는 각각 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)에 형성된 극성과 반대되는 극성이 형성되어 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 일단과 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512) 사이에는 당기는 인력이 발생하고, 반대로 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 제5자성플레이트(711) 및 제6자성플레이트(712)를 향하는 타단에는 각각 제5자성플레이트(711) 및 제6자성플레이트(712)에 형성된 극성과 동일한 극성이 형성되어 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)의 타단과 제5자성플레이트(711) 및 제6자성플레이트(712) 사이에는 밀어내는 척력이 발생되므로, 상기 제3자성플레이트(513) 및 제4자성플레이트(514)는 제1자성플레이트(511) 및 제2자성플레이트(512)와 맞닿는 상태가 된다(②방향으로 이동함). 이때, 상기 제1영구자석(521)의 자기력을 살펴보면, 앞서 설명한 바와 같이, 제1영구자석(521)의 N극에서는 그와 맞닿아 있는 상기 제1자성플레이트(511)를 통해 나오는 자로가 제1자성플레이트(511)에서 제3자성플레이트(513)로 그리고 제2영구자석(522) 및 제4자성플레이트(514)를 거쳐 제2자성플레이트(512)로 각각 자로가 형성되는 폐자로가 형성되므로, 종국에는 제1영구자석(521)의 자기력은 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)의 외부로는(외부를 향하여는) 자기력을 발산하지 않게 되고, 반대로 상기 제3영구자석(721)의 자기력을 살펴보면, 앞서 설명한 바와 같이, 제3영구자석(721)의 N극에서는 그와 맞닿아 있는 상기 제5자성플레이트(711)를 통해 나오는 자로가 폐자로를 형성하지 못하고(상기 제3자성플레이트(513) 방향으로 가지 못하고) 외부를 향해(외부 공간을 거쳐 상기 제6자성플레이트(712) 방향으로) 자기력을 발산하게 된다.

한편, 도 10을 참조하면, 상기 양방향자기력선제어기(70)의 다른 실시예로, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)가 중앙부에서 완전히 분리되어, 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512), 그리고 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)를 향하여 각각 따로 왕복이동이 가능한 구조로 적용될 수 있다. 이와 같은 구조가 적용되는 경우에는, 앞서 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)가 일체로 형성되는 경우에 있어 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)의 외부 방향으로 자기력이 발산될 때 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)는 외부로 자기력을 발산하지 않게 되는 경우에 반해, 각각 독립적으로 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512), 그리고 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)가 동시에 외부로 자기력을 발산하거나 또는 동시에 외부로 자기력을 발산하지 않게 되는 경우도 가능하게 된다. 다만, 그 구성요소는 앞서와 동일하므로, 중복기재를 피하기 위해 별도의 설명은 생략토록 한다.

본 발명의 다른 실시예로 구현되는 모터는 앞서 설명한 자기력선제어기(50)과 함께 상기 양방향자기력선제어기(70)을 활용하여, 일 예로, 도 11에 도시된 바와 같이, 평면상으로 고정자(10)를 가운데 두고 양쪽에 회전자(30)가 배치되는 이중 구조 내지 그 이상의 다중 구조를 적용함에 있어, 양쪽의 회전자(30)에는 자기력선제어기(50)을, 가운데에서 양쪽 회전자(30)와 대향되어야 하는 고정자(10)에는 상기 양방향자기력선제어기(70)을 활용하여 배치함으로써 모터의 전체적인 구조적(형태적) 기능적 효율성을 향상시킬 수 있다. 이때, 고정자(10)와 회전자(30)는 각각 평면상에서 도 11 및 도 12에 도시된 예에서와 같이, 회전자(30)는 2의 배수, 고정자(10)는 3의 배수로 각각 균등하게 방사형으로 배열될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 이는 일 예로 3상으로 구현되는 경우이나, 이 외에도 다양한 형태로 구현될시킬 수 있다. 도 11 및 도 12에서 각각 회전자(30)의 시계방향 회전에 따른 고정자(10)와 회전자(30)의 극성제어는 앞서 도 6을 토대로 설명드린 것과 동일한 원리이므로, 이에 대한 설명은 중복기재를 피하기 위해 생략토록 한다.

또한, 본 발명의 모터에서는, 모터를 구성하는 고정자(10)와 회전자(30) 모두가 자기력선제어기(50)으로 형성되는 경우, 도 13에 도시하고 있는 바와 같이(도 13에서는 일 예로 회전자(30)(회전자로 상기 양방향자기력선제어기(70)이 사용된 경우)만을 도시하였으나, 그에 대응되는 고정자(10) 역시 동일한 원리로 중첩 배치됨), 고정자(10)와 회전자(30)는 각각 높이 방향으로 2겹 이상으로 중첩되어 배치되고(즉, 쌍을 이루는 고정자(10)와 회전자(30)가 2겹 이상 병렬 연결되어 일체로 하나의 모터를 형성하고), 중첩된 각각의 겹마다 고정자(10)와 회전자(30)는 각각 일정 각도 엇갈려 배치됨으로써, 모터의 구동시 발생할 수 있는 코깅(cogging) 현상을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 앞서 도 3에 도시된 상태에서의 상기 제1영구자석(521)의 자기력(자로)을 살펴보면, 제1영구자석(521)의 N극에서는 그와 맞닿아 있는 상기 제1자성플레이트(511)를 통해 나오는 자로가 그와 맞닿아 있는 상기 제3자성플레이트(513)를 향하고, 제2영구자석(522)와 제4자성플레이트(514)를 거쳐 상기 제2자성플레이트(512) 및 제1영구자석(521)의 S극으로 연결되는 폐자로를 형성하게 되는데, 이때 실제적으로는 매우 미약한 양이기는 하나, 상기 폐자로가 아닌 상기 제2영구자석(522)으로부터 제4자성플레이트(514), 연결플레이트(540), 제3자성플레이트(513)을 거쳐 형성되는 누설자로가 발생될 수 있고 이러한 누설자로의 형성에 따라 제1영구자석(521)의 자기력 중 극히 일부가 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)를 통해 외부로 발산되는 경우가 발생될 수 있다.

따라서, 이러한 경우까지도 방지할 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 또 다른 실시예의 경우, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 일단이 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)에 맞닿게 되는 상태에서 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 타단은 상기 연결플레이트(540)으로부터 일정 간격(G) 이격될 수 있게 형성(이를 위해 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 타단과 연결플레이트(540)의 분리된 부위에는 탄성력을 제공하는 별도의 제1보조탄성수단(571)과 제2보조탄성수단(572)가 형성될 수 있음)함으로써, 상기와 같은 미약한 누설자로의 형성마저도 미연에 방지할 수 있게 하여 제1영구자석(521)의 자기력 중 극히 일부라도 외부로 발산되는 것을 방지할 수 있게 할 수 있다.

또한, 상기 양방향자기력선제어기(70)의 경우에도 동일한 논리로, 앞서 도 8에서의 상기 제3영구자석(721)의 자기력(자로)을 살펴보면, 제3영구자석(721)의 N극에서는 그와 맞닿아 있는 상기 제5자성플레이트(711)를 통해 나오는 자로가 제5자성플레이트(711)에서 제3자성플레이트(513)로 그리고 제4영구자석(722) 및 제4자성플레이트(514)를 거쳐 제6자성플레이트(712)로 각각 자로가 형성되는 폐자로가 형성되게 되는데, 이때 실제적으로는 매우 미약한 양이기는 하나, 상기 폐자로가 아닌 제4영구자석(722)로부터 제4자성플레이트(514), 제2연결플레이트(732), 제3자성플레이트(513)을 거쳐 형성되는 누설자로가 발생될 수 있고 이러한 누설자로의 형성에 따라 제3영구자석(721)의 자기력 중 극히 일부가 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)를 통해 외부로 발산되는 경우가 발생될 수 있다.

따라서, 이러한 경우까지도 방지할 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 또 다른 실시예의 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 타단(하측단)이 상기 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)에 맞닿게 되는 상태에서 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 중앙 부분에서는 상기 제2연결플레이트(732)로부터 일정 간격(G1) 이격될 수 있게 (연결구조를)형성(이를 위해 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 중앙 부분과 제2연결플레이트(732)의 분리된 부위에는 탄성력을 제공하는 별도의 제3보조탄성수단(751)과 제4보조탄성수단(752)가 형성될 수 있음)함으로써, 상기와 같은 미약한 누설자로의 형성마저도 미연에 방지할 수 있게 하여 제3영구자석(721)의 자기력 중 극히 일부라도 외부로 발산되는 것을 방지할 수 있게 할 수 있다.

또한, 반대로, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 일단(상측단)이 상기 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512)에 맞닿게 되는 상태에서는 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 중앙 부분에서 상기 제1연결플레이트(731)로부터 일정 간격(G2) 이격될 수 있게 (연결구조를)형성(이를 위해 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)의 중앙 부분과 제1연결플레이트(731)의 분리된 부위에는 탄성력을 제공하는 별도의 제1보조탄성수단(571)과 제2보조탄성수단(572)가 형성될 수 있음)함으로써, 상기와 같은 미약한 누설자로의 형성마저도 미연에 방지할 수 있게 하여 제1영구자석(521)의 자기력 중 극히 일부라도 외부로 발산되는 것을 방지할 수 있게 할 수 있다.

한편, 이는 앞서 도 10에서 예로 든 바와 같이, 상기 양방향자기력선제어기(70)의 다른 실시예로, 상기 제3자성플레이트(513)와 제4자성플레이트(514)가 중앙부에서 완전히 분리되어, 제1자성플레이트(511)와 제2자성플레이트(512), 그리고 제5자성플레이트(711)와 제6자성플레이트(712)를 향하여 각각 따로 왕복이동이 가능한 구조가 적용되는 경우에 있어서도, 미약한 누설자로의 형성이 예상될 수 있는바, 도 17에 도시한 바와 같이, 역시 이 경우에 있어서도 상기 도 16에 도시된 원리가 그대로 적용될 수 있다(이는 도 15에 도시된 원리 역시 동일함). 다만, 중복기재를 피하기 위해 별도의 중복 설명은 생략토록 한다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 고정자 30: 회전자
50: 자기력선제어기 511: 제1자성플레이트
512: 제2자성플레이트 513: 제3자성플레이트
514: 제4자성플레이트 521: 제1영구자석
522: 제2영구자석 530: 연결축
540: 연결플레이트 550: 코일
551: 제1코일 552: 제2코일
553: 제3코일 554: 제4코일
561: 제1탄성수단 562: 제2탄성수단
571: 제1보조탄성수단 572: 제2보조탄성수단
70: 양방향자기력선제어기 711: 제5자성플레이트
712: 제6자성플레이트 721: 제3영구자석
722: 제4영구자석 731: 제1연결플레이트
732: 제2연결플레이트 741: 제3탄성수단
742: 제4탄성수단 751: 제3보조탄성수단
752: 제4보조탄성수단

Claims

모터를 구성하는 고정자와 회전자 중 어느 하나를 자기력선제어기로, 다른 하나를 영구자석으로 형성하고,
상기 자기력선제어기는,
고정된 제1자성플레이트와 제2자성플레이트;
상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트에 부착되는 제1영구자석;
상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트에 각각 연결되며 고정되는 연결축;
상기 연결축을 따라 왕복이동가능하게 형성되는 제3자성플레이트와 제4자성플레이트;
상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트에 부착되는 제2영구자석;
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트 일단을 각각 연결하여 자로가 형성되도록 하는 연결플레이트; 및
상기 제3자성플레이트, 제4자성플레이트 및 연결플레이트 중 하나 이상에 각각 권선되어 설치되는 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
모터를 구성하는 고정자와 회전자 모두를 자기력선제어기로 형성하고,
상기 자기력선제어기는,
고정된 제1자성플레이트와 제2자성플레이트;
상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트에 부착되는 제1영구자석;
상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트에 각각 연결되며 고정되는 연결축;
상기 연결축을 따라 왕복이동가능하게 형성되는 제3자성플레이트와 제4자성플레이트;
상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트에 부착되는 제2영구자석;
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트 일단을 각각 연결하여 자로가 형성되도록 하는 연결플레이트; 및
상기 제3자성플레이트, 제4자성플레이트 및 연결플레이트 중 하나 이상에 각각 권선되어 설치되는 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자기력선제어기는,
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트를 각각 상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제1탄성수단과 제2탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 4 항에 있어서,
상기 코일은, 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트에 각각 권선되어 설치되는 제1코일과 제2코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 5 항에 있어서, 상기 자기력선제어기는,
상기 제1코일과 제2코일이 각각 반대방향으로 권선되고,
제어부의 제어하에 상기 제1코일 및 제2코일에 순방향(+,-) 전류를 인가하면, 상기 제3자성플레이트의 제1자성플레이트를 향하는 일단에는 제1자성플레이트와 동일한 극성이 형성되고 상기 제4자성플레이트의 제2자성플레이트를 향하는 일단에도 제2자성플레이트와 동일한 극성이 형성되어, 상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트로부터 이격되므로, 상기 제1영구자석의 자기력은 상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트를 통해 외부로 발산하게 되는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 6 항에 있어서, 상기 자기력선제어기는,
제어부의 제어하에 상기 제1코일 및 제2코일에 역방향(-,+) 전류를 인가하면, 상기 제3자성플레이트의 제1자성플레이트를 향하는 일단에는 제1자성플레이트와 반대되는 극성이 형성되고 상기 제4자성플레이트의 제2자성플레이트를 향하는 일단에도 제2자성플레이트와 반대되는 극성이 형성되어, 상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트가 각각 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트와 맞닿게 되므로, 상기 제1영구자석의 자기력은 상기 제1자성플레이트, 제3자성플레이트, 제4자성플레이트 및 제2자성플레이트를 잇는 폐자로가 형성됨에 따라 쇄교되어 외부로는 자기력을 발산하지 않게 되는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 7 항에 있어서, 상기 모터는,
모터를 구성하는 고정자와 회전자 모두가 자기력선제어기으로 형성되는 경우, 고정자와 회전자는 각각 평면상에서 회전자는 2의 배수, 고정자는 3의 배수로 각각 균등하게 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 8 항에 있어서, 상기 모터는,
모터를 구성하는 고정자와 회전자 모두가 자기력선제어기으로 형성되는 경우, 고정자와 회전자는 각각 높이 방향으로 2겹 이상으로 중첩되어 배치되고, 중첩된 각각의 겹마다 고정자와 회전자는 각각 일정 각도 엇갈려 배치되는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 모터는 양방향자기력선제어기를 추가로 포함하고,
상기 양방향자기력선제어기는,
고정된 제1자성플레이트와 제2자성플레이트;
상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트에 부착되는 제1영구자석;
상기 제1자성플레이트 및 제2자성플레이트와 대향되는 방향에 고정된 제5자성플레이트와 제6자성플레이트;
상기 제5자성플레이트 및 제6자성플레이트에 부착되는 제3영구자석;
상기 제1자성플레이트와 제5자성플레이트, 그리고 상기 제2자성플레이트와 제6자성플레이트를 각각 연결하며 고정되는 연결축;
상기 연결축을 따라 왕복이동가능하게 형성되는 제3자성플레이트와 제4자성플레이트;
상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트의 제1자성플레이트와 제2자성플레이트를 향하는 일단에 부착되는 제2영구자석;
상기 제3자성플레이트 및 제4자성플레이트의 제5자성플레이트와 제6자성플레이트를 향하는 타단에 부착되는 제4영구자석;
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 중앙부에서 일정 간격 이격되어 별도로 제3자성플레이트와 제4자성플레이트를 연결하여 각각 자로가 형성되도록 하는 제1연결플레이트와 제2연결플레이트; 및
상기 제3자성플레이트, 제4자성플레이트, 제1연결플레이트 및 제2연결플레이트 중 하나 이상에 각각 권선되어 설치되는 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 10 항에 있어서, 상기 양방향자기력선제어기는,
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트를 각각 상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제1탄성수단과 제2탄성수단; 및 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트를 각각 상기 제5자성플레이트와 제6자성플레이트로부터 이격되게 탄성력을 제공하는 제3탄성수단과 제4탄성수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 11 항에 있어서,
상기 코일은, 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 제1자성플레이트와 제2자성플레이트를 향하는 일측에 각각 권선되어 설치되는 제1코일과 제2코일; 및 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 제5자성플레이트와 제6자성플레이트를 향하는 타측에 각각 권선되어 설치되는 제3코일과 제4코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 12 항에 있어서, 상기 모터는,
평면상에서 고정자를 중앙에 두고 양측에 회전자가 배열되거나 또는 회전자를 중앙에 두고 양측에 고정자가 배열되는 이중 구조에서, 중앙에 위치하는 고정자 또는 회전자에는 상기 양방향자기력선제어기가 사용되는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 7 항에 있어서, 상기 자기력선제어기는,
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 일단이 상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트에 맞닿게 되는 상태에서 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 타단은 상기 연결플레이트로부터 일정 간격(G) 이격될 수 있게 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 14 항에 있어서, 상기 자기력선제어기는,
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 타단과 연결플레이트의 분리된 부위에 탄성력을 제공하는 별도의 제1보조탄성수단과 제2보조탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.
제 12 항에 있어서, 상기 양방향자기력선제어기는,
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 일단(상측단)이 상기 제1자성플레이트와 제2자성플레이트에 맞닿게 되는 상태에서는 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 중앙 부분에서 상기 제1연결플레이트로부터 일정 간격(G2) 이격될 수 있게 연결구조를 형성하고, 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 중앙 부분과 제1연결플레이트의 분리된 부위에는 탄성력을 제공하는 별도의 제1보조탄성수단과 제2보조탄성수단을 포함하고,
상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 타단(하측단)이 상기 제5자성플레이트와 제6자성플레이트에 맞닿게 되는 상태에서 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 중앙 부분에서 상기 제2연결플레이트로부터 일정 간격(G1) 이격될 수 있게 연결구조를 형성하고, 상기 제3자성플레이트와 제4자성플레이트의 중앙 부분과 제2연결플레이트의 분리된 부위에는 탄성력을 제공하는 별도의 제3보조탄성수단과 제4보조탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 자기력선 제어를 이용한 모터.