KR101868292B1 - 공기냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기를 냉각하여 공급하는 공기냉각장치에서 전동기와 익스팬더와 익스팬더 하우징과 동력전달장치를 포함하여 익스팬더와 전동기의 연결을 분리하고 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받거나 또는 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받아 자기장으로 회전력을 만들어 익스팬더에 회전 동력을 전달하여 익스팬더의 회전력을 높여 공기를 확장하여 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하는 공기냉각장치와 동력전달장치가 찬공기를 공급하는 동시에 전력을 생산하여 전동기의 구동에 사용하여 운전비용을 줄인 공기냉각장치를 제공한다.

Description

공기냉각장치{Air Cooling Device}
본 발명은 공기를 확장하여 찬공기를 생산하여 공급하는 공기냉각장치에 관한 것이다.
냉풍기는 전동기의 회전 축에 팔랑개비를 장착하고 팔랑개비의 앞쪽에 물과 얼음을 채워넣은 수조를 두고 팔랑개비가 주위의 공기를 이동시키면 수조의 얼음 물이 증발하며 주위 열을 흡수하는 기화 냉각 효과를 이용하여 찬 공기을 불어내어 온도를 일정 이하로 낮추어 공급하는 냉풍장치이다. 그러나, 공기 이동과 물의 기화 효과만으로 일정 온도로 이하로 낮추는 데는 제한적이고 물과 얼음을 채워넣거나 보충하는 것이 번거러우며 습도가 높은 일정 온도 이상의 더운 곳에서는 체감 효과가 감소한다.
이동식 에어컨은 압축기로 냉매를 압축하여 응축 팽창 증발 과정을 거쳐 증발기에서 나오는 찬 공기를 송풍기로 불어 공조하는 냉방장치이다. 선풍기나 냉풍기에 비해 공기냉각효과가 우수한 반면에 제조 비용이 높으며 실내에서는 응축기에서 나오는 열과 응축수의 차단이 어렵고 전력 소모가 많아 상당한 운전 비용이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공기를 냉각하여 공급하는 공기냉각장치에서 전동기와 익스팬더와 익스팬더 하우징과 동력전달장치를 포함하여 익스팬더와 전동기의 연결을 분리하고 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받아 자기장으로 회전력을 만들어 익스팬더에 회전 동력을 전달하여 익스팬더의 회전력을 높여 공기를 확장하여 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하는 공기냉각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 공기를 냉각하여 공급하는 공기냉각장치에서 전동기와 익스팬더와 익스팬더 하우징과 동력전달장치를 포함하여 익스팬더와 전동기의 연결을 분리하고 동력전달장치가 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받아 자기장으로 회전력을 만들어 익스팬더에 회전 동력을 전달하여 익스팬더의 회전력을 높여 공기를 확장하여 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하는 공기냉각장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 공기를 냉각하여 공급하는 공기냉각장치에서 전동기와 익스팬더와 익스팬더 하우징과 동력전달장치를 포함하여 익스팬더와 전동기의 연결을 분리하고 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받아 자기장으로 회전력을 만들어 익스팬더에 회전 동력을 전달하여 익스팬더의 회전력을 높여 공기를 확장하여 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하고 생산한 전력으로 전동기의 구동에 사용하여 운전비용을 줄인 공기냉각장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 공기냉각장치는 전동기와, 공기를 확장하는 익스팬더와, 상기 익스팬더를 둘러싸는 익스팬더 하우징과, 상기 익스팬더에 회전 동력을 전달하는 동력전달장치를 포함한다.
이때, 상기 동력전달장치는 동력발생기와 상기 동력발생기의 앞쪽과 뒤쪽에 배치되어 상기 동력발생기 주위에 자기장을 형성하는 전방 구동자 모듈과 후방 구동자 모듈로 구성되어 상기 동력발생기는 상기 익스팬더와 상기 익스팬더 하우징을 장착하여 상기 전동기에 장착되고, 상기 전방 구동자 모듈은 상기 전동기의 샤프트에 장착되고, 상기 후방 구동자 모듈은 상기 동력발생기에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력을 공급받는다.
이때, 상기 전동기에서 공급되는 회전 동력으로 상기 전방 구동자 모듈에서 만들어지는 유도 자기장과 상기 동력발생기가 만드는 회전 자기장과 상기 동력발생기가 상기 후방 구동자 모듈과 만드는 회전 자기장으로 회전력을 만들어 회전력을 높여 상기 익스팬더에 회전 동력을 전달하는 것에 특징이 있다.
한편, 상기 동력발생기는 전방 회전자와, 후방 회전자와, 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자를 장착하여 회전을 지지하는 베어링 모듈과, 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자 주위에 자기장을 형성하는 구동자 모듈들과, 상기 베어링 모듈과 상기 구동자 모듈을 장착하는 프레임과, 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자를 상기 베어링 모듈에 고정하는 로크 너트들과, 상기 베어링 모듈을 상기 프레임에 고정하는 고정구를 포함한다.
한편, 상기 프레임은 원통 형상으로 이루어진 몸체의 축을 중심으로 앞쪽과 뒤쪽의 내면에 기준점에 맞추어 각각 등 간격으로 2n개 (n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 원주 축선 방향으로 형성하고 내주 면에 그리스 윤활 방식의 베어링과 오일 윤활 방식의 베어링과 공기 냉각방식의 베어링과 그리고 자기 베어링 중 어느 하나로 하는 상기 베어링 모듈의 장착 공간과 냉각 공간을 형성하고 몸체의 앞면과 뒷면에 상기 전동기와 상기 익스팬더 하우징과 상기 후방 구동자 모듈의 장착 면을 형성한 형상을 가진다.
한편, 상기 베어링 모듈은 환봉 형상으로 이루어진 몸체의 외주 면에 베어링 장착 면과 베어링 고정 턱과 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 위상을 고정하는 고정 홈들과 나사산들을 형성한 샤프트와, 그리스 공급 냉각방식의 베어링과 오일 공급 냉각방식의 베어링과 공기 냉각방식의 베어링과 자기 베어링 중 어느 하나의 베어링과, 위상을 고정하는 고정구를 포함한다.
한편, 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 원통형 돌출부를 형성하여 내주 면에 위상을 고정하는 슬롯 홈을 형성하고 몸체의 원주 축선 상에 슬롯 홈에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성한 형상을 가진 회전판과, 상기 회전판의 슬롯 홈에 맞추어 영구자석 매입 구멍들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 영구자석을 포함한다.
한편, 상기 구동자 모듈은 상기 프레임의 기준점에 맞추어 상기 프레임의 영구자석 매입 구멍들에 2n개를 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개를 (n은 2 이상 정수) 3상 배열하여 매입하여 부착한 영구자석을 포함한다.
한편, 상기 전방 구동자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 전동기의 샤프트와의 장착 면을 형성하고 기준점에 맞추어 상기 전방 회전자 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 등 간격으로 2n개 (이하 n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 영구자석을 포함한다.
한편, 상기 후방 구동자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 익스팬더 하우징과 상기 동력발생기와의 장착 면을 형성하고 기준점에 맞추어 상기 후방 회전자 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 등 간격으로 2n개 (이하 n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 영구자석을 포함한다.
한편, 상기 동력발생기의 전방 회전자와 후방 회전자는 자속의 방향이 상기 프레임의 축선 방향을 향하고 상기 동력발생기의 구동자 모듈들과 상기 전방 구동자 모듈과 상기 후방 구동자 모듈은 상기 동력발생기의 전방 회전자와 후방 회전자 주위에 일정 간격을 두고 자속의 방향이 직각으로 향한 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 있어, 본 발명에 의한 공기냉각장치는 전동기와, 익스팬더와, 익스팬더 하우징과, 동력전달장치를 포함한다.
이◎, 상기 동력전달장치는 동력발생기와 상기 동력발생기의 앞쪽과 뒤쪽에 배치되어 상기 동력발생기 주위에 자기장을 형성하는 전방 구동자 모듈과 후방 구동자 모듈로 구성되어 상기 동력발생기는 상기 익스팬더와 상기 익스팬더 하우징을 장착하여 상기 전동기에 장착되고, 상기 전방 구동자 모듈은 상기 동력발생기의 샤프트에 장착되고, 상기 후방 구동자 모듈은 상기 동력발생기에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받는다.
이때, 상기 전동기에서 공급되는 회전 동력으로 상기 전방 구동자 모듈에서 만들어지는 유도 자기장과 상기 동력발생기가 만드는 회전 자기장과 상기 동력발생기가 외부 전력을 공급받는 상기 후방 구동자 모듈과 만드는 회전 자기장으로 회전력을 만들어 회전력을 높여 상기 익스팬더에 회전 동력을 전달하는 것에 특징이 있다.
한편, 상기 후방 구동자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 익스팬더 하우징과 상기 동력발생기와의 장착 면을 형성하고 기준점에 맞추어 상기 후방 회전자 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 등 간격으로 2n개 (이하 n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 고정자 매입 구멍을 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 고정자 매입 구멍에 부착하고 N극과 S극의 자기장이 교대로 형성되도록 결선한 2n개의 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 고정자 또는 3n개의 고정자 매입 구멍에 부착하고 3상 배열하여 결선한 3n개의 고정자를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 본 발명에 의한 공기냉각장치는 전동기와, 익스팬더와, 익스팬더 하우징과, 동력전달장치를 포함한다.
이때, 상기 동력전달장치는 동력발생기와 상기 동력발생기의 앞쪽과 뒤쪽에 배치되어 상기 동력발생기 주위에 자기장을 형성하는 전방 구동자 모듈과 후방 구동자 모듈로 구성되어 상기 동력발생기는 상기 익스팬더와 상기 익스팬더 하우징을 장착하여 상기 전동기에 장착되고, 상기 전방 구동자 모듈은 상기 동력발생기의 샤프트에 장착되고, 상기 후방 구동자 모듈은 상기 동력발생기에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력을 공급받는다.
이때, 상기 전동기에서 공급되는 회전 동력으로 상기 전방 구동자 모듈에서 만들어지는 유도 자기장과 상기 동력발생기가 만드는 회전 자기장으로 회전력을 만들어 회전력을 높여 상기 익스팬더에 회전 동력을 전달하고 상기 동력발생기가 상기 후방 구동자 모듈에 회전 자기장의 동력을 전달하여 전력을 생산하는 것에 특징이 있다.
한편, 상기 후방 구동자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 익스팬더 하우징과 상기 동력발생기와의 장착 면을 형성하고 기준점에 맞추어 상기 후방 회전자의 영구자석 매입 구멍들과 동일 원주 축선 상에 등 간격으로 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 전기자 매입 구멍을 형성한 고정대와, 상기 고정대의 3n개의 전기자 매입 구멍에 기준점에 맞추어 3상 배열하여 부착하고 3상 결선한 3n개의 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 전기자를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 익스팬더와 전동기의 연결을 분리하고 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받아 자기장으로 회전력을 만들어 익스팬더에 회전 동력을 전달하여 익스팬더의 회전력을 높여 공기를 확장하여 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하는 공기냉각장치를 제공한다.
또한, 익스팬더와 전동기의 연결을 분리하고 동력전달장치가 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받아 자기장으로 회전력을 만들어 익스팬더에 회전 동력을 전달하여 익스팬더의 회전력을 높여 공기를 확장하여 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하는 공기냉각장치를 제공한다.
또한, 익스팬더와 전동기의 연결을 분리하고 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받아 자기장으로 회전력을 만들어 익스팬더에 회전 동력을 전달하여 익스팬더의 회전력을 높여 공기를 확장하여 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하고 생산한 전력으로 전동기의 구동에 사용하여 운전비용을 줄인 공기냉각장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기냉각장치를 도시한 단면 사시도.
도 2는 동력발생기를 도시한 단면 사시도.
도 3은 동력발생기의 프레임을 도시한 단면 사시도.
도 4는 동력발생기의 베어링 모듈을 도시한 단면 사시도.
도 5는 동력발생기의 전방 회전자와 후방 회전자를 도시한 단면 사시도.
도 6은 동력발생기의 구동자 모듈을 도시한 사시도.
도 7은 전방 구동자 모듈과 후방 구동자 모듈을 도시한 단면 사시도.
도 8과 도 9와 도 10은 제 1 실시예에 따른 영구자석 배열과 동력전달장치의 작동 설명도.
도 11은 제 2 실시예에 따른 공기냉각장치를 도시한 단면 사시도.
도 12는 제 3 실시예에 따른 공기냉각장치를 도시한 단면 사시도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 공기냉각장치(010)의 단면 사시도이고 도 2는 동력발생기(200)의 단면 사시도이고 도 8과 도 9와 도 10은 동력전달장치(100)의 자석 배열과 작동 설명도이다.
먼저, 구성요소들에 대해 설명한다.
본 발명에 의한 공기냉각장치(010)는 도 1에 도시한 바와 같이, 전동기(500)와, 공기를 확장하는 익스팬더(610)와, 상기 익스팬더(610)를 둘러싸는 익스팬더 하우징(650)과, 상기 익스팬더(610)에 회전 동력을 전달하는 동력전달장치(100)를 포함한다.
상기 동력전달장치(100)는 동력발생기(200)와 상기 동력발생기(200)의 앞쪽과 뒤쪽에 배치되어 상기 동력발생기(200) 주위에 자기장을 형성하는 전방 구동자 모듈(310)과 후방 구동자 모듈(350)로 구성되어 상기 동력발생기(200)는 상기 익스팬더(610)와 상기 익스팬더 하우징(650)을 장착하여 상기 전동기(500)에 장착되고, 상기 전방 구동자 모듈(310)은 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착되고, 상기 후방 구동자 모듈(350)은 상기 동력발생기(200)에 장착되어 상기 전동기(500)의 회전 동력을 공급받는다.
상기 동력발생기(200)는 도 2에 도시한 바와 같이, 프레임(210)에 전방 회전자(240)와 후방 회전자(250)의 회전을 지지하는 베어링 모듈(220)을 장착하여 스냅 링 또는 로크 너트와 같은 고정구(270)로 고정하고 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)를 상기 베어링 모듈(220)에 장착하여 로크 너트(260)로 고정하고 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250) 주위에 자기장을 형성하는 구동자 모듈(230)들을 상기 프레임(210)에 장착한 것이다.
상세하게는 상기 동력발생기(200)는 전방 회전자(240)와, 후방 회전자(250)와, 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)를 장착하여 회전을 지지하는 베어링 모듈(220)과, 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250) 주위에 자기장을 형성하는 구동자 모듈(230)들과, 상기 베어링 모듈(220)과 상기 구동자 모듈(230)을 장착하는 프레임(210)과, 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)를 상기 베어링 모듈(220)에 고정하는 로크 너트(260)들과, 상기 베어링 모듈(220)을 상기 프레임(210)에 고정하는 고정구(270)를 포함한다.
상기 구성에서 상기 프레임(210)은 도 3에 도시한 바와 같이, 원통 형상으로 이루어진 몸체의 축을 중심으로 앞쪽과 뒷쪽의 내면(218)에 기준점(211)에 맞추어 각각 등 간격으로 영구자석 매입 구멍(213)을 원주 축선 방향으로 형성하고 내주 면에 상기 베어링 모듈(220)의 장착 공간과 베어링 냉각 공간(212)을 형성하고 몸체의 앞면과 뒷면에 상기 전동기(500)와 상기 익스팬더 하우징(650)과 상기 후방 구동자 모듈(350)의 장착 면(214)들을 형성한 형상을 가진 것이다.
상세하게는 상기 프레임(210)은 원통 형상으로 이루어진 몸체의 축을 중심으로 앞쪽과 뒤쪽의 내면(218)에 기준점(211)에 맞추어 각각 등 간격으로 2n개 (n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(213)을 원주 축선 방향으로 형성하고 내주 면에 그리스 윤활 방식의 베어링과 오일 윤활 방식의 베어링과 공기 냉각방식의 베어링과 그리고 자기 베어링 중 어느 하나로 하는 상기 베어링 모듈(220)의 장착 공간과 냉각 공간(212)을 형성하고 몸체의 앞면과 뒷면에 상기 전동기(500)와 상기 익스팬더 하우징(650)과 상기 후방 구동자 모듈(350)의 장착 면(214)들을 형성한 형상을 가진다.
상기 베어링 모듈(220)은 도 4에 도시한 바와 같이, 환봉 형상으로 이루어진 몸체의 외주 면에 베어링 장착 면(223)과 베어링 고정 턱(222)과 상기 전방 회전자(240)와 후방 회전자(250)의 위상을 고정하는 고정 홈(224)들과 나사산(225)들을 형성한 샤프트(221)에 회전을 지지하는 베어링(226)을 장착하고 위상을 고정하는 고정구(227)를 장착한 것이다. 또한, 상기 베어링 모듈(220)은 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 최대 회전수에 따라 내구 수명을 보장하는 허용 한계를 넘지 않는 그리스 공급 냉각방식의 베어링과 오일 공급 냉각방식의 베어링과 공기 냉각방식의 베어링과 자기 베어링 중 어느 하나의 베어링(226)을 선택하여 적용한 것이다.
상세하게는 상기 베어링 모듈(220)은 환봉 형상으로 이루어진 몸체의 외주 면에 베어링 장착 면(223)과 베어링 고정 턱(222)과 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 위상을 고정하는 고정 홈(224)들과 나사산(225)들을 형성한 샤프트(221)와, 그리스 공급 냉각방식의 베어링과 오일 공급 냉각방식의 베어링과 공기 냉각방식의 베어링과 자기 베어링 중 어느 하나의 베어링(226)과, 위상을 고정하는 고정구(227)를 포함한다.
상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)는 도 5에 도시한 바와 같이, 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 원통형 돌출부(244)를 형성하여 내주 면에 위상을 고정하는 슬롯 홈(243)을 형성하고 몸체의 원주 축선 상에 슬롯 홈(243)에 맞추어 등 간격으로 영구자석 매입 구멍(245)들을 형성한 형상을 가진 회전판(242)의 영구자석 매입 구멍(245)들에 슬롯 홈(243)에 맞추어 영구자석(246)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 것이다.
상세하게는 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 원통형 돌출부(244)를 형성하여 내주 면에 위상을 고정하는 슬롯 홈(243)을 형성하고 몸체의 원주 축선 상에 슬롯 홈(243)에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(245)을 형성한 형상을 가진 회전판(242)과, 상기 회전판(242)의 슬롯 홈(243)에 맞추어 영구자석 매입 구멍(245)들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 영구자석(246)을 포함한다.
상기 구동자 모듈(230)은 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 프레임(210)의 기준점(211)에 맞추어 상기 프레임(210)의 영구자석 매입 구멍(213)들에 영구자석(236)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3상 배열하여 매입하여 부착한 것이다.
상세하게는 상기 구동자 모듈(230)은 상기 프레임(210)의 기준점(211)에 맞추어 상기 프레임(210)의 영구자석 매입 구멍(213)들에 2n개를 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개를 (n은 2 이상 정수) 3상 배열하여 매입하여 부착한 영구자석(236)을 포함한다.
상기 전방 구동자 모듈(310)은 도 7에 도시한 바와 같이, 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 전동기(500)의 샤프트(520)와의 장착 면(315)을 형성하고 기준점(311)에 맞추어 상기 전방 회전자(240) 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 등 간격으로 영구자석 매입 구멍(313)들을 형성한 고정대(312)의 영구자석 매입 구멍(313)들에 기준점(311)에 맞추어 영구자석(316)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3상 배열하여 매입하여 부착한 것이다.
상세하게는 상기 전방 구동자 모듈(310)은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 전동기(500)의 샤프트(520)와의 장착 면(315)을 형성하고 기준점(311)에 맞추어 상기 전방 회전자(240) 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 등 간격으로 2n개 (이하 n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(313)을 형성한 고정대(312)와, 상기 고정대(312)의 기준점(311)에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍(313)에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍(313)에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 영구자석(316)을 포함한다.
상기 후방 구동자 모듈(350)은 도 7에 도시한 바와 같이, 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 익스팬더 하우징(650)과 상기 동력발생기(200)와의 장착 면(315)을 형성하고 기준점(311)에 맞추어 상기 후방 회전자(250) 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 등 간격으로 영구자석 매입 구멍(313)들을 형성한 고정대(312)의 영구자석 매입 구멍(313)들에 기준점(311)에 맞추어 영구자석(316)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3상 배열하여 매입하여 부착한 것이다.
상세하게는 상기 후방 구동자 모듈(350)은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 익스팬더 하우징(650)과 상기 동력발생기(200)와의 장착 면(315)을 형성하고 기준점(311)에 맞추어 상기 후방 회전자(250) 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 등 간격으로 2n개 (이하 n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(313)을 형성한 고정대(312)와, 상기 고정대(312)의 기준점에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍(313)에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍(313)에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 영구자석(316)을 포함한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 동력발생기(200)의 전방 회전자(240)와 후방 회전자(250)는 상기 프레임의(210) 축선 방향으로 자속의 방향이 향하고, 상기 동력발생기(200)의 구동자 모듈(230)들과 상기 전방 구동자 모듈(310)과 상기 후방 구동자 모듈(350)은 상기 동력발생기(200)의 전방 회전자(240)와 후방 회전자(250) 주위에 일정 간격을 두고 직각 방향으로 자속의 방향이 향한 것이다.
상세하게는 상기 동력발생기(200)의 전방 회전자(240)와 후방 회전자(250)는 자속의 방향이 상기 프레임(210)의 축선 방향을 향하고 상기 동력발생기(200)의 구동자 모듈(230)들과 상기 전방 구동자 모듈(310)과 상기 후방 구동자 모듈(350)은 상기 동력발생기(200)의 전방 회전자(240)와 후방 회전자(250) 주위에 일정 간격을 두고 자속의 방향이 직각으로 향한 것이다.
상기 익스팬더(610)는 원주 형상의 몸체의 중심에 관통 구멍을 형성하고 외주 면에 회전 축을 중심으로 뒤쪽에 원형 판이 있고 몸체의 외주 면에 날개들이 방사상 등 간격으로 형성되어 원형 판의 축선 직각 반지름 방향에서 축선 방향으로 회전 방향으로 날개가 구부러져 향하여 점점 좁아지는 유로를 형성한 형상을 가진 것이다. 또한, 날개들이 회전 반대 방향으로 구부러져 향하여 점점 좁아지는 유로를 형성하는 것도 무방하다.
상기 익스팬더 하우징(650)은 흡입공기를 상기 익스팬더(610)로 유도하는 공기 흡입구와 유입 단면적이 점점 좁아지는 달팽이 껍질 모양의 스크롤과 노즐 공간으로 반지름 방향에서 흘러들어오는 공기의 유속을 높여 한곳으로 모아 상기 익스팬더(610)로 유입시키고 상기 익스팬더(610)에서 단열 팽창하여 나온 공기의 압력에너지를 속도에너지로 변환하여 토출하는 공기 배출구의 형상을 가진 것이다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다.
공기냉각장치는 상기 익스팬더 하우징(650)의 공기 통로에 상기 익스팬더(610)가 배치되고 상기 전동기(500)와 상기 익스팬더 하우징(650) 사이에 동력발생기(200)와 전방 구동자 모듈(310)과 후방 구동자 모듈(350)로 구성된 상기 동력전달장치(100)가 개재되어 있다. 공기 통로는 외부 공기가 상기 익스팬더 하우징(650)의 공기 흡입구로 유입하여 상기 익스팬더 하우징(650)의 스크롤과 노즐과 상기 익스팬더(610)를 거쳐 공기 배출구로 흐르도록 연결된다.
상기 동력전달장치(100)의 동력발생기(200)는 뒤쪽에 후방 구동자 모듈(350)과 상기 익스팬더(610)와 상기 익스팬더 하우징(650)을 장착하고 앞쪽은 상기 전동기(500)에 장착되고, 전방 구동자 모듈(310)은 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착되어 있다. 또한, 상기 동력발생기(200)와 상기 전동기(500), 상기 동력발생기(200)와 상기 익스팬더 하우징(650) 사이에 공간 확보용 어답터를 장착하여도 좋다.
상기 전방 구동자 모듈(310)은 상기 동력발생기(200) 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 상기 동력발생기(200)의 전방 회전자(240)와 자속의 방향이 직각으로 향하도록 배치된다.
즉, 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자기장의 방향이 상기 프레임(210)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착되고 상기 전방 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 상기 동력발생기(200) 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 상기 전방 회전자(240)와 자기장의 방향이 직각으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착된 것이다.
이를 평면상에 전개하면 도 8에 도시한 바와 같이 상기 샤프트(520)가 정지상태에서는 상기 전방 회전자(240)의 N극 영구자석(246)들은 상기 전방 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 N극과 S극 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. 상기 전방 회전자(240)의 S극 영구자석(246)들은 상기 전방 구동자 모듈(310)의 N극과 S극 영구자석(316) 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다.
상기 샤프트(520)가 회전 구동하게 되면 상기 샤프트(520)에 장착된 상기 전방 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들이 회전하며 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 90도 위상으로 당기고 미는 인력과 척력의 자기장의 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)를 가속 회전하게 된다.
따라서, 상기 샤프트(520)의 회전 동력을 받아 상기 전방 구동자 모듈(310)은 상기 영구자석(316)들이 상기 샤프트(520)의 축선 지름 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 전방 회전자(240)는 상기 전방 구동자 모듈(310)의 내주 면의 주위에 일정한 간격을 두고 상기 영구자석(246)들이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 N극과 S극을 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 형성하여 상기 전방 구동자 모듈(310)이 회전하며 상기 전방 회전자(240)와 밀고 당기는 인력과 척력으로 유성 운동의 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)를 가속 회전시키는 것이다.
또한, 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자기장의 방향이 상기 프레임(210)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착되고 상기 전방 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 상기 전방 회전자(240)와 자기장의 방향이 직각으로 향하도록 하여 3n개가 (n은 2 이상 정수) 3상이 되도록 매입하여 부착된 것이다.
상기 샤프트(520)가 정지상태에서는 상기 전방 회전자(240)의 N극 영구자석(246)들은 상기 전방 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 N극과 S극, S극과 N극 사이에 위치하거나 또는 S극과 N극과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. S극 영구자석(246)들은 상기 전방 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 S극과 N극과 마주보거나 S극과 S극, N극과 N극 사이에 위치하여 자기 평형을 이루게 된다.
상기 샤프트(520)가 회전하게 되면 상기 샤프트(520)에 장착된 상기 전방 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들이 회전하며 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 120도 위상으로 당기고 미는 인력과 척력의 유도 자기장의 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)를 가속 회전하게 된다.
따라서, 상기 샤프트(520)의 회전 동력을 받아 상기 전방 구동자 모듈(310)은 상기 영구자석(316)들이 상기 샤프트(520)의 축선 지름 방향으로 N, N, N극과 S, S, S극의 3상이 되도록 배치되어 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 전방 회전자(240)는 상기 전방 구동자 모듈(310)의 내주 면의 주위에 일정한 간격을 두고 상기 영구자석(246)들이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 N극과 S극을 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 형성하여 상기 전방 구동자 모듈(310)이 회전하며 상기 전방 회전자(240)와 밀고 당기는 인력과 척력으로 유성 운동의 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)를 가속 회전시키는 것이다.
예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이 링 기어(820)가 회전하면 유성 기어 캐리어(840)의 유성 기어(830)가 선 기어(810)를 균일하게 밀어내면서 가속 회전시키는 유성기어열의 구동 예로 설명된다.
한편, 상기 동력발생기(200)의 전방 회전자(240)와 후방 회전자(250)는 상기 프레임(210)의 원주 축선 상에 상기 프레임의(210) 축선 방향으로 자속의 방향이 향하여 배치되고, 상기 동력발생기(200)의 구동자 모듈(230)들과 상기 후방 구동자 모듈(350)은 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 주위에 상기 프레임(210)의 원주 방향으로 상기 일정 간격을 두고 배치되어 자속의 방향이 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 자속의 방향과 직각으로 향하도록 하여 배치된다.
즉, 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들은 자기장의 방향이 상기 프레임(210)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착되고 상기 동력발생기(200)의 구동자 모듈(230)들의 영구자석(236)들과 상기 후방 구동자 모듈(350)의 영구자석(316)들은 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들와 자기장의 방향이 직각으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착된 것이다.
이를 평면상에 전개하면 도 10에 도시한 바와 같이 상기 전방 구동자 모듈(310)이 정지상태에서는 상기 전방 회전자(240)의 N극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(230)의 영구자석(236)들의 N극과 S극 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. 상기 전방 회전자(240)의 S극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(230)의 영구자석(236)들의 N극과 S극 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다.
상기 전방 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 유도 자기장의 회전력에 의해 상기 전방 회전자(240)가 회전 자기장으로 회전하여 화살표 방향으로 가속하여 이동하면 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 화살표 방향으로 동시에 이동하면서 상기 구동자 모듈(230)의 영구자석(236)들과 90도 위상으로 당기고 미는 인력과 척력의 자기장의 추진력을 얻게 되어 가속하게 된다.
따라서, 상기 전방 구동자 모듈(310)의 회전 동력을 받아 상기 전방 회전자(240)는 상기 영구자석(246)들이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 구동자 모듈(230)은 상기 전방 회전자(240)의 주위에 일정한 간격을 두고 상기 영구자석(236)들이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 N극과 S극을 교대로 배치되어 자기장을 형성하여 상기 전방 회전자(240)가 회전하며 상기 구동자 모듈(230)이 형성하는 자기장과 밀고 당기는 인력과 척력으로 회전력을 만들어 가속 회전하는 것이다. 상기 후방 회전자(250)와 상기 구동자 모듈(230) 그리고 상기 후방 회전자(250)와 상기 후방 구동자 모듈(350)도 동일하게 설명된다.
또한, 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들은 자기장의 방향이 상기 프레임(210)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착되고 상기 동력발생기(200)의 구동자 모듈(230)들의 영구자석(236)들과 상기 후방 구동자 모듈(350)의 영구자석(316)들은 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들과 자기장의 방향이 직각으로 향하도록 하여 3n개가 (n은 2 이상 정수) 3상이 되도록 매입하여 부착된 것이다.
상기 전방 구동자 모듈(310)이 정지상태에서는 상기 전방 회전자(240)의 N극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(230)의 영구자석(236)들의 N극과 S극, S극과 N극 사이에 위치하거나 또는 S극과 N극과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. S극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(230)의 영구자석(236)들의 S극과 N극과 마주보거나 S극과 S극, N극과 N극 사이에 위치하여 자기 평형을 이루게 된다.
상기 전방 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 유도 자기장의 회전력에 의해 상기 전방 회전자(240)가 회전 자기장으로 회전하여 화살표 방향으로 가속하여 이동하면 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 화살표 방향으로 동시에 이동하면서 상기 구동자 모듈(230)의 영구자석(236)들과 120도 위상으로 당기고 미는 인력과 척력의 추진력을 얻게 되어 가속 회전하게 된다.
따라서, 상기 전방 구동자 모듈(310)의 회전 동력을 받아 상기 전방 회전자(240)는 상기 영구자석(246)들이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 구동자 모듈(230)은 상기 전방 회전자(240)의 주위에 일정한 간격을 두고 상기 영구자석(236)들이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 N, N, N극과 S, S, S극의 3상이 되도록 배치되어 자기장을 형성하여 상기 전방 회전자(240)가 회전하며 상기 구동자 모듈(230)이 형성하는 자기장과 밀고 당기는 인력과 척력으로 회전력을 만들어 가속 회전하는 것이다. 상기 후방 회전자(250)와 상기 구동자 모듈(230) 그리고 상기 후방 회전자(250)와 상기 후방 구동자 모듈(350)도 동일하게 설명된다.
예를 들면, 차륜이 원동기로 구동되어 차대가 일정 속도 이상 가속되면 차대에 설치된 전기자와 일정한 간격을 두고 설치된 리액션플레이트 사이의 전자력을 이용하여 주행하는 자기부상열차의 구동 예로 설명된다.
상기와 같이 구성된 공기냉각장치(010)에서는 상기 전동기(500)에서 공급되는 회전 동력으로 상기 전방 구동자 모듈(310)에서 만들어지는 유도 자기장과 상기 동력발생기(200)가 만드는 회전 자기장과 상기 동력발생기(200)가 상기 후방 구동자 모듈(350)과 만드는 회전 자기장으로 회전력을 만들어 가속 회전하여 상기 익스팬더(610)에 회전 동력을 전달하여 공기를 단열 팽창시켜 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하게 된다.
상기 동력전달장치(200)의 회전력은 영구자석들의 자기밀도와 자기장의 접촉 면적과 영구자석들의 장착 지름 피치와 일정한 간격을 두고 직각으로 마주보는 영구자석들 간의 간격을 조정하여 결정된다.
또한, 상기 동력전달장치(200)는 영구자석들의 인력과 척력의 상호작용으로 자기장의 회전력을 만들어 구동하기 때문에 높은 구동 효율로 소음 발생이 거의 발생하지 않으며 내구성이 좋고 구동 비용이 없다.
제 2 실시예에 대해 설명한다.
도 11은 제 2 실시예에 따른 공기냉각장치(020)의 단면 사시도이다.
먼저, 구성요소들에 대해 설명한다.
본 발명에 의한 공기냉각장치(020)는 도 11에 도시한 바와 같이, 전동기(500)와, 공기를 확장하는 익스팬더(610)와, 상기 익스팬더(610)를 둘러싸는 익스팬더 하우징(650)과, 상기 익스팬더(610)에 회전 동력을 전달하는 동력전달장치(110)를 포함한다.
상기 동력전달장치(110)는 제 1 실시 예에서 영구자석(316)을 장착한 후방 구동자 모듈(350) 대신 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 고정자(366)를 장착한 후방 구동자 모듈(360)을 적용한 것이다.
상세하게는 상기 후방 구동자 모듈(360)은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 익스팬더 하우징(650)과 상기 동력발생기(200)와의 장착 면을 형성하고 기준점에 맞추어 상기 후방 회전자(250) 주위의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 등 간격으로 2n개 (이하 n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 고정자 매입 구멍(313)을 형성한 고정대(312)와, 상기 고정대(312)의 기준점에 맞추어 2n개의 고정자 매입 구멍(313)에 부착하고 N극과 S극의 자기장이 교대로 형성되도록 결선한 2n개의 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 고정자(366) 또는 3n개의 고정자 매입 구멍(313)에 부착하고 3상 배열하여 결선한 3n개의 고정자(366)를 포함한 것을 특징으로 한다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다.
상기 동력전달장치(110)의 동력발생기(200)는 뒤쪽에 고정자(366)를 장착한 상기 후방 구동자 모듈(360)과 상기 익스팬더(610)와 상기 익스팬더 하우징(650)을 장착하고 앞쪽은 상기 전동기(500)에 장착되고, 전방 구동자 모듈(310)은 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착되어 상기 전동기(500)의 회전 동력과 외부 전력을 공급받는다.
상기와 같이 구성된 공기냉각장치(020)에서는 상기 전동기(500)에서 공급되는 회전 동력으로 상기 전방 구동자 모듈(310)에서 만들어지는 유도 자기장과 상기 동력발생기(200)가 만드는 회전 자기장과 상기 동력발생기(200)가 외부 전력을 공급받는 상기 후방 구동자 모듈(360)과 만드는 회전 자기장으로 회전력을 만들어 제 1 실시예의 설명과 같이 작용하여 작동하며 회전력을 높여 상기 익스팬더(610)에 회전 동력을 전달하여 공기를 단열 팽창시켜 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하게 된다.
제 3 실시예에 대해 설명한다.
도 12는 제 3 실시예에 따른 공기냉각장치(030)의 단면 사시도이다.
먼저, 구성요소들에 대해 설명한다.
본 발명에 의한 공기냉각장치(030)는 도 12에 도시한 바와 같이, 전동기(500)와, 공기를 확장하는 익스팬더(610)와, 상기 익스팬더(610)를 둘러싸는 익스팬더 하우징(650)과, 상기 익스팬더(610)에 회전 동력을 전달하는 동력전달장치(120)를 포함한다.
상기 동력전달장치(120)는 제 1 실시 예에서 영구자석(316)을 장착한 후방 구동자 모듈(350) 대신 상기 후방 회전자(250)의 영구자석 매입 구멍(245)들과 동일 원주 축선 상에 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 전기자(376)를 장착한 후방 구동자 모듈(370)을 적용한 것이다.
상세하게는 상기 후방 구동자 모듈(370)은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 익스팬더 하우징(650)과 상기 동력발생기(200)와의 장착 면을 형성하고 기준점에 맞추어 상기 후방 회전자(250)의 영구자석 매입 구멍(245)들과 동일 원주 축선 상에 등 간격으로 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 전기자 매입 구멍(313)을 형성한 고정대(312)와, 상기 고정대(312)의 3n개의 전기자 매입 구멍(313)에 기준점에 맞추어 3상 배열하여 부착하고 3상 결선한 3n개의 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 전기자(376)를 포함한 것을 특징으로 한다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다.
상기 동력전달장치(120)의 동력발생기(200)는 뒤쪽에 전기자(376)를 장착한 상기 후방 구동자 모듈(370)과 상기 익스팬더(610)와 상기 익스팬더 하우징(650)을 장착하고 앞쪽은 상기 전동기(500)에 장착되고, 전방 구동자 모듈(310)은 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착되어 상기 전동기(500)의 회전 동력을 공급받는다.
상기 후방 구동자 모듈(370)은 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들과 동일 원주 축선 상에 일정한 간극을 두고 마주보며 120도 위상 각으로 배치된 전기자(376)들이 상기 후방 회전자(250)의 회전 자기장으로 자속이 단속되어 유도 기전력을 발생시켜 3상 교류전력을 생산하는 것이다.
상기와 같이 구성된 공기냉각장치(030)에서는 상기 전동기(500)에서 공급되는 회전 동력으로 상기 전방 구동자 모듈(310)에서 만들어지는 유도 자기장과 상기 동력발생기(200)가 만드는 회전 자기장으로 제 1 실시예의 설명과 같이 작용하여 작동하며 회전력을 만들어 회전력을 높여 상기 익스팬더(610)에 회전 동력을 전달하여 공기를 단열 팽창시켜 공기 밀도가 높은 찬공기를 공급하고 상기 후방 구동자 모듈(370)이 생산한 전력으로 상기 전동기(500)의 구동에 사용하여 운전비용을 줄인 것이다.
기타, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
100, 110, 120: 동력전달장치 200: 동력발생기
210: 프레임 220: 베어링 모듈
230: 구동자 모듈 240: 전방 회전자
250: 후방 회전자 310: 전방 구동자 모듈
350, 360, 370: 후방 구동자 모듈 500: 전동기
610: 익스팬더 650: 익스팬더 하우징

Claims (9)

  1. 회전 동력을 전달하는 회전 축을 포함하는 전동기:

    상기 회전 축에 결합되어 회전되며, 회전 중심을 기준으로 그 몸체의 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번적으로 이격 배치되는 복수개의 영구자석을 갖는 전방 구동자 모듈;
    상기 회전 축의 동축선상에서 상기 회전 축으로부터 분리된 샤프트에 결합되어 회전되며, 상기 전방 구동자 모듈에 배치된 영구자석에 근접시켜 그 몸체의 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번적으로 이격 배치되는 영구자석을 갖는 전방 회전자와,
    상기 전방 회전자를 회전가능하게 지지하며, 그 몸체의 양면 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번적으로 이격 배치되는 복수개의 영구자석을 갖는 프레임과,
    상기 샤프트에 결합되어 상기 프레임에 회전가능하게 지지되며, 그 몸체의 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번적으로 이격 배치되는 영구자석을 갖는 후방 회전자를 포함하는 동력발생기; 및
    상기 프레임에 결합되며, 그 몸체의 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번적으로 이격 배치되는 영구자석을 갖는 후방 구동자 모듈;을 포함하는 동력전달장치: 및

    익스팬더 하우징의 내부에 배치되어 공기를 확장하는 익스팬더:를 포함하며,

    상기 전방 회전자 및 후방 회전자에 형성된 영구자석의 자속 방향과 상기 전방 구동자 모듈, 후방 구동자 모듈 및 프레임에 형성된 영구자석의 자속 방향이 서로 직교되는 배치 관계를 가지며;
    상기 전방 회전자 및 후방 회전자에 형성된 영구자석과 상기 전방 구동자 모듈, 후방 구동자 모듈 및 프레임에 형성된 영구자석 간의 인력과 척력의 상호 작용에 의해 상기 전방 회전자 및 후방 회전자의 가속이 이루어지며;
    상기 동력 발생기의 프레임에 형성되어 상기 전방 회전자, 후방 회전자 및 익스팬더를 회전시키는 상기 회전 축이, 상기 전동기의 회전 축과 분리되어 설치되며;
    상기 전동기의 회전속도와 상기 영구자석 간의 인력과 척력의 상호 작용에 대응하여 상기 익스팬더의 회전속도가 결정되며;
    상기 익스팬더의 회전속도에 대응하여 공기의 냉각온도가 결정되는 공기냉각장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력발생기는 프레임과, 상기 프레임에 장착되어 회전을 지지하는 베어링 모듈과, 상기 프레임의 전방과 후방에서 상기 프레임의 전면과 후면과 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 베어링 모듈의 샤프트에 고정되며 영구자석들이 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 상기 전방 회전자 및 상기 후방 회전자와, 상기 전방 회전자 및 상기 후방 회전자와 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석들이 상기 전방 회전자 및 상기 후방 회전자 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하며 상기 프레임에 장착되는 구동자 모듈들과, 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자를 상기 베어링 모듈에 고정하는 로크 너트들과, 상기 베어링 모듈을 상기 프레임에 고정하는 고정구를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프레임은 원통 형상으로 이루어진 몸체의 축을 중심으로 앞쪽과 뒤쪽의 내면에 기준점에 맞추어 각각 등 간격으로 2n개 (n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자 주위의 원주 축선 방향으로 형성하고 내주 면에 그리스 윤활 방식의 베어링과 오일 윤활 방식의 베어링과 공기 냉각방식의 베어링과 그리고 자기 베어링 중 어느 하나로 하는 상기 베어링 모듈의 장착 공간과 냉각 공간을 형성하고 몸체의 앞면과 뒷면에 상기 전동기와 상기 익스팬더 하우징과 상기 후방 구동자 모듈의 장착 면을 형성한 형상을 가진 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 베어링 모듈은 환봉 형상으로 이루어진 몸체의 외주 면에 베어링 장착 면과 베어링 고정 턱과 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 위상을 고정하는 고정 홈들과 나사산들을 형성한 샤프트와, 그리스 공급 냉각방식의 베어링과 오일 공급 냉각방식의 베어링과 공기 냉각방식의 베어링과 자기 베어링 중 어느 하나의 베어링과, 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 위상을 고정하는 고정구를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 원통형 돌출부를 형성하여 내주 면에 위상을 고정하는 슬롯 홈을 형성하고 슬롯 홈에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 몸체의 원주 축선상에 형성한 형상을 가진 회전판과, 상기 회전판의 슬롯 홈에 맞추어 영구자석 매입 구멍들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동자 모듈은 상기 프레임의 기준점에 맞추어 상기 프레임의 영구자석 매입 구멍들에 2n개를 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개를 (n은 2 이상 정수) 3상 배열하여 매입하여 부착한 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전방 구동자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 상기 전동기의 회전 축 관통 구멍과 장착 면을 형성하고 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개 (이하 n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 전방 회전자 주위의 원주 축선 방향으로 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 후방 구동자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상으로 이루어진 몸체에 상기 익스팬더 하우징과 상기 동력발생기와의 장착 면과 몸체의 중심에 관통 구멍을 형성하고 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개 (이하 n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 후방 회전자 주위의 원주 축선 방향으로 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 동력전달장치는 상기 동력발생기의 전방 회전자와 후방 회전자의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 동력발생기의 구동자 모듈들과 상기 전방 구동자 모듈과 상기 후방 구동자 모듈의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101429846B1 (ko) * 2013-02-06 2014-08-12 한승주 자기 구동 공기충전장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100981925B1 (ko) * 2008-06-04 2010-09-13 주식회사 천인 동력전달장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008062209A (ja) * 2006-09-11 2008-03-21 As One Corp 回転伝達装置
KR101429846B1 (ko) * 2013-02-06 2014-08-12 한승주 자기 구동 공기충전장치

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