KR101837441B1 - 회전자 영구자석의 착자 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전자 영구자석의 착자 장치에 관한 것으로, 하나의 착자 요크를 이용하여 다양한 크기의 회전자의 영구자석에 대한 착자를 수행하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 회전자 영구자석의 착자 장치는 착자 요크와 착자부를 포함한다. 착자 요크는 회전자의 크기에 따라서 형태를 가변하여 회전자의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 각각 대향되게 치들을 배치한 요크 철심과, 요크 철심의 치들 중에 중심에 위치한 치에 권취되는 권선을 구비한다. 그리고 착자부는 착자 요크의 권선에 전류를 인가하여 발생되는 자기장으로 중심에 위치한 치와 마주보는 영구자석을 착자한다.

Description

회전자 영구자석의 착자 장치{Polarizing device for permanent magnet of rotor}

본 발명은 착자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 회전자에 설치되는 착자되지 않은 영구자석들을 착자하는 회전자 영구자석의 착자 장치에 관한 것이다.

영구자석형 모터의 회전자를 제작하기 위해서, 착자되지 않은 영구자석들을 회전자 철심에 설치한 후, 영구자석들이 설치된 회전자 철심을 원통 형상의 착자 요크에 삽입하여 회전자 철심에 설치된 영구자석들에 대한 착자를 수행한다.

기존의 착자 요크는 착자할 회전자의 규격에 맞게 제작되기 때문에, 회전자의 크기가 변경되거나 모터의 극수가 변경되면 해당 착자 요크를 사용할 수 없다. 이로 인해 회전자의 종류별로 착자 요크를 제작해야 하기 때문에, 착자 요크의 제작비용이 과도하게 발생되고 있다.

기존의 착자 요크는 회전자 철심에 설치된 영구자석들을 일괄적으로 착자하기 때문에, 대형 모터의 회전자일수록 착자부의 용량 및 착자 요크의 크기가 과도하게 커지게 되고, 또한 착자부의 전압, 전류도 높은 수준이 요구된다.

일본공개특허공보 특허평11-308825호(1999.11.05.)

따라서 본 발명의 목적은 다양한 크기의 회전자에 대해 착자가 가능한 회전자 영구자석의 착자 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 회전자의 크기 증가에 따른 착자 요크의 크기 증가를 최소화할 수 있는 회전자 영구자석의 착자 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 착자 시 사용되는 착자 전압 및 착자 전류를 줄일 수 있는 회전자 영구자석의 착자 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전자의 크기에 따라서 형태를 가변할 수 있고, 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 대향하게 배치되는 요크 철심; 상기 회전자의 일부 영구자석들과 마주보는 상기 요크 철심의 면에서 상기 회전자의 일부 영구자석들에 각각 대응되게 돌출되게 형성된 복수의 치; 및 상기 복수의 치 중에 중심 부분에 위치한 적어도 하나의 치에 권치되며, 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 상기 적어도 하나의 치와 마주보는 적어도 하나의 영구자석을 착자하는 권선;을 포함하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크를 제공한다.

상기 요크 철심은 상기 회전자의 일부 영구자석들과 마주보는 면에 상기 복수의 치가 탈착될 수 있는 치 탈착홈들이 형성될 수 있다.

상기 복수의 치는, 상기 권선이 권취되는 제1 치; 상기 제1 치의 한 쪽에 배치되는 제2 치; 및 상기 제1 치의 다른 쪽에 배치되는 제3 치;를 포함할 수 있다.

상기 요크 철심은, 상기 제1 치가 설치되는 중심 요크 철심; 및 상기 중심 요크 철심의 양쪽에 연결축을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 상기 제2 및 제3 치가 각각 설치되는 한 쌍의 주변 요크 철심;을 포함할 수 있다.

상기 중심 요크 철심 및 한 쌍의 주변 요크 철심은 각각 요크 철판을 적층하여 형성하되, 상기 중심 요크 철심 및 한 쌍의 주변 요크 철심의 상기 연결축으로 연결되는 부분은 교대로 적층되어 회전 가능하게 연결될 수 있다.

상기 요크 철심은 상기 회전자의 외주면을 일부를 덮는 호 형상을 가질 수 있다.

본 발명은 또한, 회전자의 크기에 따라서 내경을 가변할 수 있고, 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치된 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 대응되게 치 탈착홈들이 형성된 요크 철심; 상기 요크 철심의 치 탈착홈들에 각각 탈착식으로 설치되는 복수의 치; 및 상기 복수의 치 중에 중심에 위치한 치에 권치되며, 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 상기 중심에 위치한 치와 마주보는 영구자석을 착자하는 권선;을 포함하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크를 제공한다.

본 발명은 또한, 회전자의 크기에 따라서 형태를 가변하여 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 각각 대향되게 치들을 배치한 요크 철심과, 상기 요크 철심의 치들 중에 중심에 위치한 치에 권취되는 권선을 구비하는 착자 요크; 및 상기 착자 요크의 권선에 전류를 인가하여 발생되는 자기장으로 상기 중심에 위치한 치와 마주보는 영구자석을 착자하는 착자부;를 포함하는 회전자 영구자석의 착자 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 또한, 회전자의 크기에 따라서 형태를 가변할 수 있고, 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 복수의 영구자석 중 하나의 영구자석에 대한 착자를 수행하는 착자 요크; 및 상기 착자 요크에 전류를 인가하여 발생되는 자기장으로 회전자의 영구자석을 착자하는 착자부;를 포함하는 회전자 영구자석의 착자 장치를 제공한다.

이때 상기 착자 요크는, 상기 회전자의 크기에 따라서 내경을 가변할 수 있고, 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치된 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 대응되게 치 탈착홈들이 형성된 요크 철심; 상기 착자 요크의 치 탈착홈들에 각각 탈착식으로 설치되는 복수의 치; 및 상기 복수의 치 중에 중심에 위치한 치에 권치되며, 상기 착자부로부터 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 상기 중심에 위치한 치와 마주보는 영구자석을 착자하는 권선;을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 착자 장치의 착자 요크는, 기존의 원통 형상이 아닌 회전자 철심의 둘레에 설치되는 착자되지 않은 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 대응되는 호 형태를 갖고, 회전자의 크기에 따라서 형태를 가변할 수 있기 때문에, 다양한 크기의 회전자에 대해서 착자가 가능하다. 즉 기존에는 다양한 크기의 회전자에 각각 대응하는 착자 요크를 구비하는 착자 장치를 필요로 했지만, 본 발명의 경우 하나의 착자 요크를 통하여 다양한 크기의 회전자의 영구자석들에 대한 착자가 가능하다.

본 발명에 따른 착자 요크는 호 형태를 갖기 때문에, 회전자의 크기 증가에 따른 착자 요크의 크기 증가를 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 착자 장치는 회전자 철심에 설치된 복수의 영구자석에 대해서 하나씩 순차적으로 착자를 수행하기 때문에, 기존의 영구자석들을 일괄적으로 착자하는 것과 비교하여 착자 시 사용되는 착자 전압 및 착자 전류를 줄일 수 있다. 이로 인해 기존에는 회전자의 용량에 따른 착자부가 필요했지만, 본 발명의 경우 기존의 착자 장치에 사용되는 착자부를 이용하여 대용량의 회전자의 영구자석의 착자에 사용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 영구자석의 착자 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 착자 요크를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 착자 요크를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1의 착자 요크를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 2의 중심 요크 철심을 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 2의 제1 주변 요크 철심을 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 2의 제2 주변 요크 철심을 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 착자 요크에 착자를 위해 제1 회전자가 배치된 상태를 보여주는 평면도이다.
도 9는 도 8의 착자에 따른 자속의 분포상태를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 착자 요크에 착자를 위해 제2 회전자가 배치된 상태를 보여주는 평면도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 영구자석의 착자 장치를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전자 영구자석의 착자 장치(100)는 회전자(10)에 설치되어 있는 착자되지 않은 영구자석(15)을 착자하는 장치이다. 이러한 본 실시예에 따른 회전자 영구자석의 착자 장치(100)는 착자 요크(20)와 착자부(90)를 포함한다.

여기서 회전자(10)는 회전자 철심(11)과, 회전자 철심(11)의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 복수의 영구자석(15)을 포함한다. 회전자 철심(11)은 동일한 형상의 회전자 철판(13) 복수 개를 축방향으로 적층하여 형성할 수 있다. 복수의 영구자석(15)은 회전자 철심(11)의 외주면 둘레에 부착될 수 있다. 복수의 영구자석(15)은 착자되지 않은 상태로 회전자 철심(11)에 부착되며, 착자 장치(100)에 의해 착자된다. 도시하진 않았지만 회전자 철심(11)의 중심 부분에는 회전축이 삽입될 수 있는 회전축 삽입구멍이 형성된다.

착자 요크(20)는 회전자(10)의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 영구자석(15)을 착자한다. 그리고 착자부(90)는 착자 요크(20)의 권선(80)에 영구자석(15)의 착자에 필요한 전류를 공급한다.

이때 착자 요크(20)는 회전자(10)의 영구자석(15) 중 일부 영구자석들(15a,15b,15c)에 각각 대응되게 치들(70)을 배치한 요크 철심(21)과, 요크 철심(21)의 치들(70) 중에 중심에 위치한 치에 권취되는 권선(80)을 구비한다. 착자 요크(20)는 회전자(10)의 외주면을 둘러싸는 원통 형상이 아닌, 일부 영구자석들(15a,15b,15c)에 대응되는 호 형태를 갖고, 회전자 철심(11)에 설치된 복수의 영구자석(15)에 대해서 하나씩 순차적으로 착자를 수행한다.

착자 요크(20)는 두 개의 연결축(60; 61, 63))을 매개로 링크 구조로 연결되기 때문에, 형태의 변형이 가능하다. 즉 착자 요크(20)는 착자를 수행할 회전자(10)의 크기에 따라서 링크 구조를 이용하여 형태를 변형할 수 있는 구조를 갖는다.

그리고 착자부(80)는 착자 요크(20)의 권선(80)에 전류를 인가하여 발생되는 자기장으로 중심에 위치한 치와 마주보는 영구자석(15a)을 착자한다.

이러한 착자부(80)는 외부전원(91), 커패시터(93), 제1 스위치((95) 및 제2 스위치(97)를 포함한다.

외부전원(91)은 커패시터(93)의 충전에 필요한 전원을 공급한다.

커패시터(93)는 외부전원(91)으로 전원을 공급받아 충전하고, 착자가 필요한 경우 방전하여 착자 요크(20)의 권선(80)으로 전류를 공급한다. 커패시터(93)로는 슈퍼 커패시터(super capacitor)가 사용될 수 있다. 슈퍼 커패시터로는 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC) 또는 의사 커패시터(pesudocapacitor)가 사용될 수 있다.

제1 스위치(95)는 외부전원(91)과 커패시터(93)의 연결을 개폐하는 스위치로서, 커패시터(93)의 충전이 필요한 경우에만 닫힌다. 제1 스위치((5)는 커패시터(93)의 충전을 완료한 이후에는 개방된 상태를 유지한다.

그리고 제2 스위치(97)는 커패시터(93)와 착자 요크(20)의 권선(80)과의 연결을 개폐하는 스위치로서, 권선(80)으로 전류 인가가 필요한 경우에만 닫힌다. 제2 스위치(97)는 권선(80)으로 전류 인가가 필요하지 않은 경우 개방된 상태를 유지하며, 특히 커패시터(93)의 충전이 필요한 경우에 개방된다.

커패시터(93)의 충전이 필요한 경우, 제2 스위치(97)가 개방된 상태에서 제1 스위치(95)를 닫아, 외부전원(91)으로 커패시터(93)로 전원을 공급하여 충전한다. 그리고 커패시터(93)의 방전이 필요한 경우, 즉 착자를 위해 착자 요크(20)로 전류를 공급해야 하는 경우, 제1 스위치(95)를 개방한 후에 제2 스위치(97)를 닫아, 커패시터(93)로부터 착자 요크(20)의 권선(80)으로 전류를 공급하여 착자 요크(20)에 배치된 회전자(10)의 영구자석(15a)에 대한 착자를 수행한다.

일반적인 착자부의 커패시터는 회전자의 영구자석들을 일괄적으로 착자할 수 있는 충전 용량이 필요하지만, 본 실시예에서는 영구자석(15) 하나씩 착자를 수행하기 때문에, 기존보다는 적은 충전 용량의 커패시터(93)를 사용하는 것이 가능하다.

이와 같이 본 실시예에 따른 착자 요크(20)는, 기존의 원통 형상이 아닌 회전자 철심(11)의 둘레에 설치되는 착자되지 않은 복수의 영구자석(95) 중 일부 영구자석들(15a,15b,15c)에 대응되는 호 형태를 갖고, 회전자(10)의 크기에 따라서 형태를 가변할 수 있기 때문에, 다양한 크기의 회전자(10)에 대해서 착자가 가능하다. 즉 기존에는 다양한 크기의 회전자에 각각 대응하는 착자 요크를 구비하는 착자 장치를 필요로 했지만, 본 실시예의 경우 하나의 착자 요크(20)를 통하여 다양한 크기의 회전자(10)의 영구자석들(15)에 대한 착자가 가능하다.

본 실시예에 따른 착자 요크(20)는 호 형태를 갖고, 그 형태를 가변할 수 있기 때문에, 회전자(10)의 크기 증가에 따른 착자 요크(20)의 크기 증가를 최소화할 수 있다.

그리고 본 실시예에 따른 착자 장치(100)는 회전자 철심(11)에 설치된 복수의 영구자석(15)에 대해서 하나씩 순차적으로 착자를 수행하기 때문에, 기존의 영구자석들을 일괄적으로 착자하는 것과 비교하여 착자 시 사용되는 착자 전압 및 착자 전류를 줄일 수 있다. 이로 인해 기존에는 회전자의 용량에 따른 착자부가 필요했지만, 본 발명의 경우 기존의 착자 장치에 사용되는 착자부를 이용하여 대용량의 회전자의 영구자석의 착자에 활용할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 착자 요크(20)에 대해서 도 1 내지 도 10을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 도 1의 착자 요크(20)를 보여주는 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 착자 요크(20)를 보여주는 사시도이다. 그리고 도 4는 도 1의 착자 요크(20)를 보여주는 평면도이다. 도 2 내지 도 4에서는 권선(도 1의 80)의 도시를 생략하였다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 착자 요크(20)는 요크 철심(21), 복수의 치(70) 및 권선(80)을 포함한다. 요크 철심(21)은 회전자(10)의 크기에 따라서 형태를 가변할 수 있고, 회전자(10)의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 복수의 영구자석(15) 중 일부 영구자석들에 대향하게 배치된다. 복수의 치(70)는 회전자(10)의 일부 영구자석들(15)과 마주보는 요크 철심(21)의 면에서 회전자(10)의 일부 영구자석들(15)에 각각 대응되게 돌출되게 형성된다. 그리고 권선(80)은 복수의 치(70) 중에 중심 부분에 위치한 적어도 하나의 치(71)에 권치되며, 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 적어도 하나의 치(71)와 마주보는 적어도 하나의 영구자석(15)을 착자한다.

이때 요크 철심(21)은 동일한 형상의 요크 철판(25) 복수 개를 축방향으로 적층하여 형성할 수 있다. 요크 철심(21)은 회전자(10)의 일부 영구자석들(15)과 마주보는 면에 복수의 치(70)가 탈착될 수 있는 치 탈착홈들(23)이 형성된다.

복수의 치(70)는 각각 결합부(75)와 자화부(77)를 포함한다. 결합부(75)는 치 탈착홈(23)에 결합되는 부분이다. 자화부(77)는 결합부(75)와 일체로 형성되며, 권선(80)에서 발생된 자기장을 착자가 필요한 회전자(10)의 영구자석(15)에 인가한다. 자화부(77)를 통하여 자기장이 착자가 필요한 영구자석(15)에 안정적으로 인가될 수 있도록, 영구자석(15)과 마주보는 자화부(77)의 면은 적어도 영구자석(15)의 외측면을 포함할 수 있는 크기로 형성하는 것이 바람직하다.

복수의 치(70)는 착자가 필요한 영구자석(15a)과, 착자가 필요한 영구자석(15a)의 주변의 영구자석(15b,15c)에 근접하게 위치할 수 있도록 요크 철심(21)에 설치된다. 이로 인해 착자할 회전자(10)의 크기에 따라서 서로 다른 형태의 치(70)가 요크 철심(21)에 설치될 수 있다.

복수의 치(70)는 복수의 치 철판을 축 방향으로 적층하여 형성하거나 일체로 형성될 수 있다.

이러한 복수의 치(70)는 권선(80)이 권취되는 제1 치(71), 제1 치(71)의 한 쪽에 배치되는 제2 치(73), 및 제1 치(71)의 다른 쪽에 배치되는 제3 치(75)를 포함한다. 제1 내지 제3 치(71,73,75)는 착자가 필요한 영구자석(15a)과, 착자가 필요한 영구자석(15a)과 이웃하는 두 개의 영구자석(15b,15c)을 바라볼 수 있도록 설치된다.

제1 치(71)를 중심으로 양쪽에 배치된 제2 및 제3 치(73,75)는 제1 치(71)에 권취된 권선(80)에 인가되는 전류에 의해 발생되는 전기장의 자속이 제1 치(71)와 마주보는 영구자석(15a)쪽으로 원활히 형성될 수 있도록 한다.

요크 철심(21)은 두 개의 연결축(61,63)을 매개로 링크 구조로 연결된다. 즉 요크 철심(21)은 중심 요크 철심(30)과, 두 개의 연결축(61,63) 및 한 쌍의 주변 요크 철심(40,50)을 포함한다.

중심 요크 철심(30)은 제1 치(71)가 설치된다. 그리고 한 쌍의 주변 요크 철심(40,50)은 중심 요크 철심(30)의 양쪽에 연결축(61,63)을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 제2 및 제3 치(73,75)가 각각 설치된다. 중심 요크 철심(30)과, 한 쌍의 주변 요크 철심(40,50)에는 각각 제1 내니 제3 치(71,73,75)가 각각 탈착 방식으로 설치될 수 있는 치 탈착홈(23a,23b,23c)이 형성되어 있다.

한 쌍의 주변 요크 철심(40,50)은 중심 요크 철심(30)의 한 쪽에 제1 연결축(61)을 매개로 연결되는 제1 주변 요크 철심(40)과, 중심 요크 철심(30)의 다른 쪽에 제2 연결축(63)을 매개로 연결되는 제2 주변 요크 철심(50)을 포함한다.

그리고 중심 요크 철심(30) 및 한 쌍의 주변 요크 철심(40,50)은 각각 요크 철판(31,41,51)을 적층하여 형성하되, 중심 요크 철심(30) 및 한 쌍의 주변 요크 철심(40,50)의 연결축(61,63)으로 연결되는 부분은 교대로 적층되어 회전 가능하게 연결된다.

중심 요크 철심(30)에 대해서, 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 5는 도 2의 중심 요크 철심(30)을 확대하여 보여주는 사시도이다.

중심 요크 철심(30)은 양쪽에 제1 및 제2 주변 요크 철심(40,50)이 연결되는 제1 및 제2 연결부(37,39)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 연결부(37,39)에는 축 방향으로 관통되게 각각 제1 연결 구멍(37a) 및 제2 연결 구멍(39a)이 형성되어 있다.

이러한 중심 요크 철심(30)은 복수 개의 중심 요크 철판(31)을 축방향으로 적층하여 형성할 수 있다. 이때 중심 요크 철판(31)은 제1 중심 요크 철판(33)과, 제2 중심 요크 철판(35)을 교대로 적층하여 형성한다.

제1 중심 요크 철판(33)은 제2 중심 요크 철판(35) 보다는 길이가 길며, 양쪽에 제1 및 제2 연결 구멍(37a,39a)이 형성되어 있다. 중심 요크 철심(30)에 연결된 제1 및 제2 주변 요크 철심(40,50)이 안정적으로 회전할 수 있도록, 회전 반경 상에 위치하는 제1 중심 요크 철판(33)의 양단부의 외측면은 제1 및 제2 연결 구멍(37a,39a)을 축으로 볼록한 판 형태로 형성된다.

제2 중심 요크 철판(35)은 제1 중심 요크 철판(33) 보다는 짧다. 제1 중심 요크 철판(33)에 제2 중심 요크 철판(35)의 적층 시, 제1 및 제2 연결 구멍(37a,39a)은 제2 중심 요크 철판(35)의 양단 밖에 위치한다. 제2 중심 요크 철판(35)의 양단부의 외측면은 제1 및 제2 연결 구멍(37a,39a)을 축으로 안쪽으로 오목하게 형성된다.

즉 중심 요크 철심(30)에 연결된 제1 및 제2 주변 요크 철심(40,50)이 안정적으로 회전할 수 있도록, 제1 중심 요크 철판(33)의 양단부의 외측면과 제2 중심 요크 철판(35)의 양단부의 외측면은 서로 만나 원형을 이루도록 형성된다.

이때 제1 및 제2 중심 요크 철판(33,35)을 교대로 적층 시, 상하 두 개의 제1 중심 요크 철판(33)과, 상하 두 개의 제1 중심 요크 철판(33)에 대해서 안쪽으로 위치하는 제2 중심 요크 철판(35)에 의해 결합홈(이34; 하, '중심 결합홈'이라 함)이 형성된다. 중심 결합홈(34)은 중심 요크 철심(30)의 양쪽에 제1 및 제2 주변 요크 철심(40,50)이 연결되는 공간으로 사용된다. 중심 결합홈(34)에 제1 및 제2 연결 구멍(37a,39a)이 노출된다.

제1 주변 요크 철심(40)에 대해서, 도 2 내지 도 4, 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 6은 도 2의 제1 주변 요크 철심(40)을 확대하여 보여주는 사시도이다.

제1 주변 요크 철심(40)은 한 쪽이 중심 요크 철심(30)의 제1 연결부(37)에 연결되는 제1-1 연결부(47)가 형성되어 있다. 제1-1 연결부(47)에는 축 방향으로 관통되게 각각 제1-1 연결 구멍(47a)이 형성되어 있다.

이러한 제1 주변 요크 철심(40)은 복수 개의 제1 주변 요크 철판(41)을 축방향으로 적층하여 형성할 수 있다. 이때 제1 주변 요크 철판(41)은 제1-1 주변 요크 철판(43)과, 제1-2 주변 요크 철판(45)을 교대로 적층하여 형성한다.

제1-1 주변 요크 철판(43)은 제1-2 주변 요크 철판(45) 보다는 길이가 길며, 한 쪽에 제1-1 연결 구멍(47a)이 형성되어 있다. 제1 주변 요크 철심(40)이 중심 요크 철심(30)에 연결되어 안정적으로 회전할 수 있도록, 회전 반경 상에 위치하는 제1-1 주변 요크 철판(43)의 일단부의 외측면은 제1-1 연결 구멍(47a)을 축으로 볼록한 판 형태로 형성된다.

제1-2 주변 요크 철판(45)은 제1-1 주변 요크 철판(43) 보다는 짧다. 제1-1 주변 요크 철판(43)에 제1-2 주변 요크 철판(45)의 적층 시, 제1-1 연결 구멍(47a)은 제1-2 주변 요크 철판(45)의 양단 밖에 위치한다. 제1-2 주변 요크 철판(45)의 양단부의 외측면은 제1-1 연결 구멍(47a)을 축으로 안쪽으로 오목하게 형성된다.

즉 중심 요크 철심(30)에 연결된 제1 주변 요크 철심(40)이 안정적으로 회전할 수 있도록, 제1-1 주변 요크 철판(43)의 일단의 외측면과 제1-2 주변 요크 철판(45)의 일단부의 외측면은 제1-1 연결 구멍(47a)을 중심으로 서로 만나 원형을 이루도록 형성된다.

이때 제1-1 및 제1-2 주변 요크 철판(43,45)을 교대로 적층 시, 상하 두 개의 제1-1 주변 요크 철판(43)과, 상하 두 개의 제1-1 주변 요크 철판(43)에 대해서 안쪽으로 위치하는 제1-2 주변 요크 철판(45)에 의해 결합홈(44; 이하, '제1 주변 결합홈'이라 함)이 형성된다. 제1 주변 결합홈(44)은 제1 주변 요크 철심(40)의 한쪽에 중심 요크 철심(30)이 연결되는 공간으로 사용된다. 제1 주변 결합홈(44)에 제1-1 연결 구멍(47a)이 노출된다.

중심 요크 철심(30)에 제1 주변 요크 철심(40)을 연결하는 경우, 중심 결합홈(34)에는 제1-1 주변 요크 철판(43)의 일단부가 삽입되어 결합되고, 제1 주변 결합홈(44)에는 제1 중심 요크 철판(33)의 일단부가 삽입되어 결합된다. 중심 요크 철심(30)의 제1 연결 구멍(37a)과, 제1 주변 요크 철심(40)의 제1-1 연결 구멍(47a)은 축 방향으로 동일선상에 위치하며, 동일선상에 위치하는 제1 연결 구멍(37a)과 제1-1 연결 구멍(47a)에 제1 연결축(61)이 결합된다.

중심 요크 철심(30)이 최상부에 제1 중심 요크 철판(33)이 위치하는 경우, 제1 주변 요크 철심(40)은 최상부에 제1-2 주변 요크 철판(45)이 위치한다.

제2 주변 요크 철심(50)에 대해서, 도 2 내지 도 4, 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 7은 도 2의 제2 주변 요크 철심(50)을 확대하여 보여주는 사시도이다.

제2 주변 요크 철심(50)은 한 쪽에 중심 요크 철심(30)의 제2 연결부(39)에 연결되는 제2-1 연결부(59)가 형성되어 있다. 제2-1 연결부(59)에는 축 방향으로 관통되게 각각 제2-1 연결 구멍(59a)이 형성되어 있다.

이러한 제2 주변 요크 철심(50)은 복수 개의 제2 주변 요크 철판(51)을 축방향으로 적층하여 형성할 수 있다. 이때 제2 주변 요크 철판(51)은 제2-1 주변 요크 철판(53)과, 제2-2 주변 요크 철판(55)을 교대로 적층하여 형성한다.

제2-1 주변 요크 철판(53)은 제2-2 주변 요크 철판(55) 보다는 길이가 길며, 한 쪽에 제2-1 연결 구멍(59a)이 형성되어 있다. 제2 주변 요크 철심(50)이 중심 요크 철심(30)에 연결되어 안정적으로 회전할 수 있도록, 회전 반경 상에 위치하는 제2-1 주변 요크 철판(53)의 일단부의 외측면은 제2-1 연결 구멍(59a)을 축으로 볼록한 판 형태로 형성된다.

제2-2 주변 요크 철판(55)은 제2-1 주변 요크 철판(53) 보다는 짧다. 제2-1 주변 요크 철판(53)에 제2-2 주변 요크 철판(55)의 적층 시, 제2-1 연결 구멍(59a)은 제2-2 주변 요크 철판(55)의 양단 밖에 위치한다. 제2-2 주변 요크 철판(55)의 양단부의 외측면은 제2-1 연결 구멍(59a)을 축으로 안쪽으로 오목하게 형성된다.

즉 중심 요크 철심(30)에 연결된 제2 주변 요크 철심(50)이 안정적으로 회전할 수 있도록, 제2-1 주변 요크 철판(53)의 일단의 외측면과 제2-2 주변 요크 철판(55)의 일단부의 외측면은 제2-1 연결 구멍(59a)을 중심으로 서로 만나 원형을 이루도록 형성된다.

이때 제2-1 및 제2-2 주변 요크 철판(53,55)을 교대로 적층 시, 상하 두 개의 제2-1 주변 요크 철판(53)과, 상하 두 개의 제2-1 주변 요크 철판(55)에 대해서 안쪽으로 위치하는 제2-2 주변 요크 철판(55)에 의해 결합홈(54; 이하, '제2 주변 결합홈'이라 함)이 형성된다. 제2 주변 결합홈(54)은 제2 주변 요크 철심(50)의 한쪽에 중심 요크 철심(30)이 연결되는 공간으로 사용된다. 제2 주변 결합홈(54)에 제2-1 연결 구멍(59a)이 노출된다.

중심 요크 철심(30)에 제2 주변 요크 철심(50)을 연결하는 경우, 중심 결합홈(34)에는 제2-1 주변 요크 철판(53)의 일단부가 삽입되어 결합되고, 제2 주변 결합홈(54)에는 제1 중심 요크 철판(33)의 타단부가 삽입되어 결합된다. 중심 요크 철심(30)의 제2 연결 구멍(39a)과, 제2 주변 요크 철심(50)의 제2-1 연결 구멍(59a)은 축 방향으로 동일선상에 위치하며, 동일선상에 위치하는 제2 연결 구멍(39a)과 제2-1 연결 구멍(59a)에 제2 연결축(63)이 결합된다.

중심 요크 철심(30)이 최상부에 제1 중심 요크 철판(33)이 위치하는 경우, 제2 주변 요크 철심(50)은 최상부에 제2-2 주변 요크 철판(55)이 위치한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 요크 철심(21)은 중심 요크 철심(30)에 대해서 제1 및 제2 주변 요크 철심(40,50)이 회전 가능하게 연결되기 때문에, 다양한 크기의 회전자(10)의 영구자석(15)의 착자에 사용할 수 있다.

한편 본 실시예에서는 중심 요크 철심(30)은 제1 중심 요크 철판(33)과 제2 중심 요크 철판(35)을 교대로 적층하되, 한 장씩 교대로 적층하여 제조한 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1 및 제2 중심 요크 철판(33,35)을 적층하되, 복수 장씩 교대로 적층하여 제조할 수도 있다. 복수 장씩 적층하여 중심 요크 철심(30)을 제조한 경우, 제1 및 제2 주변 요크 철심(40,50) 또한 동일한 방식으로 복수 장씩 적층하여 제조할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 착자 요크(20)에 착자를 위해 크기가 다른 제1 및 제2 회전자(10a,10b)가 배치된 상태를 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 제2 회전자(10b) 보다 크기가 작은 제1 회전자(10a)가 본 실시예에 따른 착자 요크(20)에 배치된 상태를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 착자 요크(20)에 착자를 위해 제1 회전자(10a)가 배치된 상태를 보여주는 평면도이다. 그리고 도 9는 도 8의 착자에 따른 자속의 분포상태를 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 착자 요크(20)에 제1 회전자(10a)가 배치된 상태를 보여준다. 제1 회전자(10a)에 대응되게 착자 요크(20)의 형태를 변형하여 제1 회전자(10a)의 영구자석(15a,15b,15c)에 제1 내지 제3 치(71,73,75)가 근접하게 위치할 수 있도록 조정한다.

제1 치(71)에 권취된 권선(80)에 전류를 인가하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 치(71)에 근접한 제1 회전자(10a)의 영구자석(15a)을 향하도록 자기장을 형성하여 해당 영구자석(15a)에 착자를 수행한다.

착자가 완료되면, 제1 회전자(10a)를 한쪽 방향으로 회전시켜 착자된 영구자석(10a)에 이웃하는 영구자석(10b, 10c) 중에 하나를 제1 치(71)에 위치시킨다. 그리고 제1 치(71)에 권취된 권선(80)에 전류를 인가하여 제1 치(71)에 근접한 제1 회전자(10a)의 영구자석(15)을 향하도록 자기장을 형성하여 해당 영구자석(15)에 착자를 수행한다.

그리고 같은 방식으로, 착자되지 않은 나머지 영구자석들(15)에 대해서 순차적으로 착자를 수행함으로써, 제1 회전자(10a)에 설치된 모든 영구자석(15)에 대한 착자를 완료할 수 있다.

다음으로 제2 회전자(10b)가 본 실시예에 따른 착자 요크(20)에 배치된 상태를 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 착자 요크(20)에 착자를 위해 제2 회전자(10b)가 배치된 상태를 보여주는 평면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 착자 요크(20)에 제2 회전자(10b)가 배치된 상태를 보여준다. 제2 회전자(10b)에 대응되게 착자 요크(20)의 형태를 변형하여 제2 회전자(10b)의 영구자석(15a,15b,15c)에 제1 내지 제3 치(71,73,75)가 근접하게 위치할 수 있도록 조정한다. 이때 제2 회전자(10b)의 크기 및 영구자석(15)의 크기에 따라서 그에 맞는 제1 내지 제3 치(71,73,75)를 요크 철심(21)의 치 탈착홈에 결합한다.

제2 회전자(10b)는 도 8의 제1 회전자(10a)와 비교하여 직경이 더 크기 때문에, 중심 착자 요크(30)에 대해서 제1 및 제2 주변 착자 요크(40,50)를 벌려 착자 요크(20)의 내경을 증가시킨다.

제1 치(71)에 권취된 권선(80)에 전류를 인가하여 제1 치(71)에 근접한 제2 회전자(10b)의 영구자석(15a)을 향하도록 자기장을 형성하여 해당 영구자석(15a)에 착자를 수행한다.

착자가 완료되면, 제2 회전자(10b)를 한쪽 방향으로 회전시켜 착자된 영구자석(10a)에 이웃하는 영구자석(10b, 10c) 중에 하나를 제1 치(71)에 위치시킨다. 그리고 제1 치(71)에 권취된 권선(80)에 전류를 인가하여 제1 치(71)에 근접한 제2 회전자(10b)의 영구자석(15)을 향하도록 자기장을 형성하여 해당 영구자석(15)에 착자를 수행한다.

그리고 같은 방식으로, 착자되지 않은 나머지 영구자석들(15)에 대해서 순차적으로 착자를 수행함으로써, 제2 회전자(10b)에 설치된 모든 영구자석(15)에 대한 착자를 완료할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 착자 요크(20)는 회전자(10)의 크기 또는 극수가 변경되더라도 착자 요크(20)의 형상을 가변함으로써, 착자를 수행할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 회전자(10)에 설치된 영구자석(15) 중 하나의 영구자석에 대한 착자를 수행하기 때문에, 기존과 같이 회전자에 설치된 모든 영구자석을 한번에 착자하는 것보다 훨씬 적은 전기에너지를 사용하여 착자를 수행할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 회전자 10a : 제1 회전자
10b : 제2 회전자 11 : 회전자 철심
13 : 회전자 철판 15 : 영구자석
20 : 착자 요크 21 : 요크 철심
23 : 치 탈착홈 25 : 요크 철판
30 : 중심 요크 철심 31 : 중심 요크 철판
33 : 제1 중심 요크 철판 34 : 중심 결합홈
35 : 제2 중심 요크 철판 37 : 제1 연결부
37a : 제1 연결 구멍 39 : 제2 연결부
39a : 제2 연결 구멍 40, 50 : 주변 요크 철심
40 : 제1 주변 요크 철심 41 : 제1 주변 요크 철판
43 : 제1-1 주변 요크 철판 44 : 제1 주변 결합홈
45 : 제1-2 주변 요크 철판 47 : 제1-1 연결부
47a : 제1-1 연결구멍 50 : 제2 주변 요크 철심
51 : 제2 주변 요크 철판 53 : 제2-1 주변 요크 철판
54 : 제2 주변 결합홈 55 : 제2-2 주변 요크 철판
57 : 제2-1 연결부 57a : 제2-1 연결구멍
60 : 연결축 61 : 제1 연결축
63 : 제2 연결축 70 : 치
71 : 제1 치 72 : 제2 치
73 : 제3 치 75 : 결합부
77 : 자화부 80 : 권선
90 : 착자부 91 : 외부전원
93 : 커패시터 95 : 제1 스위치
97 : 제2 스위치 100 : 착자 장치

Claims (12)

1. 회전자의 크기에 따라서 형태를 가변하여 상기 회전자에 근접하게 설치되며, 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 대향하게 배치되는 요크 철심;
   상기 회전자의 일부 영구자석들과 마주보는 상기 요크 철심의 면에서 상기 회전자의 일부 영구자석들에 각각 대응되게 돌출되게 형성된 복수의 치; 및
   상기 복수의 치 중에 중심 부분에 위치한 적어도 하나의 치에 권치되며, 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 상기 적어도 하나의 치와 마주보는 적어도 하나의 영구자석을 착자하는 권선;
   을 포함하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크.
2. 제1항에 있어서,
   상기 요크 철심은 상기 회전자의 일부 영구자석들과 마주보는 면에 상기 복수의 치가 탈착될 수 있는 치 탈착홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크.
3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 치는,
   상기 권선이 권취되는 제1 치;
   상기 제1 치의 한 쪽에 배치되는 제2 치; 및
   상기 제1 치의 다른 쪽에 배치되는 제3 치;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크.
4. 제3항에 있어서, 상기 요크 철심은,
   상기 제1 치가 설치되는 중심 요크 철심; 및
   상기 중심 요크 철심의 양쪽에 연결축을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 상기 제2 및 제3 치가 각각 설치되는 한 쌍의 주변 요크 철심;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크.
5. 제4항에 있어서,
   상기 중심 요크 철심 및 한 쌍의 주변 요크 철심은 각각 요크 철판을 적층하여 형성하되, 상기 중심 요크 철심 및 한 쌍의 주변 요크 철심의 상기 연결축으로 연결되는 부분은 교대로 적층되어 회전 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크.
6. 제1항에 있어서,
   상기 요크 철심은 상기 회전자의 외주면을 일부를 덮는 호 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크.
7. 회전자의 크기에 따라서 내경을 가변하여 상기 회전자에 근접하게 설치되며, 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치된 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 대응되게 치 탈착홈들이 형성된 요크 철심;
   상기 요크 철심의 치 탈착홈들에 각각 탈착식으로 설치되는 복수의 치; 및
   상기 복수의 치 중에 중심에 위치한 치에 권치되며, 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 상기 중심에 위치한 치와 마주보는 영구자석을 착자하는 권선;
   을 포함하는 회전자 영구자석의 착자 장치용 착자 요크.
8. 회전자의 크기에 따라서 형태를 가변하여 상기 회전자에 근접하게 설치되며 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 각각 대향되게 치들을 배치한 요크 철심과, 상기 요크 철심의 치들 중에 중심에 위치한 치에 권취되는 권선을 구비하는 착자 요크; 및
   상기 착자 요크의 권선에 전류를 인가하여 발생되는 자기장으로 상기 중심에 위치한 치와 마주보는 영구자석을 착자하는 착자부;
   를 포함하는 회전자 영구자석의 착자 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 요크 철심은 상기 회전자의 일부 영구자석들과 마주보는 면에 상기 복수의 치가 탈착될 수 있는 치 탈착홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 회전자 영구자석의 착자 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 치는,
    상기 권선이 권취되는 제1 치;
    상기 제1 치의 한 쪽에 배치되는 제2 치; 및
    상기 제1 치의 다른 쪽에 배치되는 제3 치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 영구자석의 착자 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 요크 철심은,
    상기 제1 치가 설치되는 중심 요크 철심; 및
    상기 중심 요크 철심의 양쪽에 연결축을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 상기 제2 및 제3 치가 각각 설치되는 한 쌍의 주변 요크 철심;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 영구자석의 착자 장치.
12. 회전자의 크기에 따라서 형태를 가변하여 상기 회전자에 근접하게 설치되며, 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치되어 있는 착자되지 않은 복수의 영구자석 중 하나의 영구자석에 대한 착자를 수행하는 착자 요크; 및
    상기 착자 요크에 전류를 인가하여 발생되는 자기장으로 회전자의 영구자석을 착자하는 착자부;를 포함하고,
    상기 착자 요크는,
    상기 회전자의 크기에 따라서 내경을 가변하여 상기 회전자에 근접하게 설치되며, 상기 회전자의 가장자리 둘레에 설치된 복수의 영구자석 중 일부 영구자석들에 대응되게 치 탈착홈들이 형성된 요크 철심;
    상기 착자 요크의 치 탈착홈들에 각각 탈착식으로 설치되는 복수의 치; 및
    상기 복수의 치 중에 중심에 위치한 치에 권치되며, 상기 착자부로부터 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 상기 중심에 위치한 치와 마주보는 영구자석을 착자하는 권선;
    을 포함하는 회전자 영구자석의 착자 장치.

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