KR102088914B1 - Horizontal type motor - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a horizontal type motor in which a rotor and a stator are vertically arranged with a rotary shaft. The horizontal type motor comprises: an electromagnet; a contact member located in a lower portion of the electromagnet and in point contact with the electromagnet; a rotary shaft formed in a lower portion of the contact member and into which a part of the contact member is inserted; a rotor coupled to the rotary shaft to integrally rotate along with the rotary shaft and formed in a vertical direction with the rotary shaft; a rotary arm coupled to an upper portion of the rotor and having the maximum length connecting both ends which is larger than a diameter of the rotor; and a stator disposed in a lower portion of the rotor.

Description

수평형 전동기{HORIZONTAL TYPE MOTOR}Horizontal electric motor {HORIZONTAL TYPE MOTOR}

본 발명은 수평형 전동기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 회전자 및 고정자가 회전축과 수직으로 배열되는 전동기에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal electric motor, and more particularly, to a motor in which a rotor and a stator are vertically arranged with a rotating shaft.

일반적으로 전동기는 회전자를 지지하기 위한 베어링 구조를 하고 있으며 베어링의 윤활유로 인하여 진공 환경에서 사용하기가 부적절한 면이 있다. 이를 극복하기 위해 전동기 몸체는 진공 챔버 외부에 위치하고 회전축(샤프트)을 확장하여 회전 대상체를 연결하기도 한다. 이러한 경우 회전 대상체가 중량물이고 고속 회전이 필요한 경우 회전축(샤프트)의 구조적 강건성이 요구되며 고속 회전시 진동이 발생하는 문제가 있었다. In general, the electric motor has a bearing structure for supporting the rotor, and due to the lubricant of the bearing, there is a side that is not suitable for use in a vacuum environment. To overcome this, the motor body is located outside the vacuum chamber and extends a rotating shaft (shaft) to connect a rotating object. In this case, when the rotating object is a heavy object and high-speed rotation is required, structural robustness of the rotating shaft (shaft) is required, and there is a problem that vibration occurs during high-speed rotation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 회전자와 고정자가 회전축과 수직으로 배치되는 수평형 전동기를 제공하고자 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and it is intended to provide a horizontal electric motor in which a rotor and a stator are vertically arranged with a rotating shaft.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 수평형 전동기는 전자석과, 상기 전자석의 하부에 위치하고, 상기 전자석과 점 접촉하는 접촉구와, 상기 접촉구의 하부로 형성되고, 상기 접촉구의 일부가 삽입되는 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 일체로 회전하고, 상기 회전축과 수직 방향으로 형성되는 회전자와, 상기 회전자의 상부에 결합되고, 양 끝단을 잇는 최대 길이가 상기 회전자의 직경보다 큰 회전팔 및 상기 회전자의 하부에 배치되는 고정자를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the horizontal electric motor is located in the lower portion of the electromagnet, an electromagnet, a contact hole in point contact with the electromagnet, a rotation shaft through which a part of the contact hole is inserted, A rotating arm coupled to the rotating shaft and rotating integrally with the rotating shaft, a rotor formed in a vertical direction with the rotating shaft, coupled to an upper portion of the rotor, and having a maximum length connecting both ends to a diameter greater than the diameter of the rotor And a stator disposed under the rotor.

상기 회전자는, 상기 회전축을 감싸는 내피 및 상기 내피를 감싸는 외피를 포함할 수 있으며, 상기 회전자 및 고정자는 상기 회전축 방향으로 나란히 배치될 수 있다.The rotor may include an inner skin surrounding the rotating shaft and an outer skin surrounding the inner shaft, and the rotor and the stator may be arranged side by side in the direction of the rotating shaft.

상기 회전자의 하부에 위치하고 하나 이상의 조각으로 분리 형성된 요크와, 상기 요크를 감싸는 코일을 포함하고, 상기 회전자 및 요크는 대향하는 면이 경사지게 (또는 수평으로) 형성될 수 있다.A yoke positioned at the bottom of the rotor and separated into one or more pieces, and a coil surrounding the yoke, and the rotor and the yoke may be formed to have opposite surfaces inclined (or horizontally).

상기 내피는 스틸(steel) 재질이고, 상기 외피는 알루미늄 재질일 수 있다.The inner shell may be made of steel, and the outer shell may be made of aluminum.

상기 전자석은 상기 진공 챔버의 내부 상측에 고정되고, 상기 고정자는 상기 진공 챔버의 내부 하측에 설치될 수 있으며, 상기 회전팔의 양 끝단에는 시편 홀더가 구비될 수 있다.The electromagnet is fixed to the upper inside of the vacuum chamber, the stator may be installed on the inner lower side of the vacuum chamber, and a specimen holder may be provided at both ends of the rotating arm.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에 의하면, 진공 환경에서 고속 회전을 이용한 큰 선속도가 필요한 경우 및 공간적 제약 등의 이유로 회전축과 고정자가 같은 방향으로 배치된 전동기를 사용하지 못하는 응용분야에 적용할 수 있다. According to at least one embodiment of the present invention, when a large linear speed using high-speed rotation in a vacuum environment is required and for reasons such as space constraints, the rotating shaft and the stator can be applied to applications where the electric motors arranged in the same direction cannot be used. have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 챔버 내에 설치되어 있는 수평형 전동기의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 교류 사용시의 요크의 배치도.1 is a block diagram of a horizontal electric motor installed in a vacuum chamber according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a layout of the yoke when using a three-phase alternating current according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or similar components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. In describing the embodiments disclosed in the present specification, detailed descriptions of related well-known technologies are omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may obscure the gist of the embodiments disclosed herein.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed in the specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and technical scope of the present invention , It should be understood to include equivalents or substitutes.

본 발명은 회전축(60)과 수직인 방향으로, 회전자(40)와 고정자(50)를 병렬 배치하여 고속 회전을 통한 큰 선속도를 요하는 경우에 안정적으로 고속 회전이 가능하게 하는 수평형 유도 전동기(100)에 관한 것이다.The present invention is a horizontal induction that enables a stable high-speed rotation when a large linear velocity is required through high-speed rotation by arranging the rotor 40 and the stator 50 in parallel in a direction perpendicular to the rotation shaft 60. It relates to the electric motor (100).

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 챔버(70) 내에 설치되어 있는 수평형 전동기(100)의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 교류 사용시의 요크(51)의 배치도인데, 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.1 is a configuration diagram of a horizontal electric motor 100 installed in a vacuum chamber 70 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a yoke 51 when using three-phase alternating current according to an embodiment of the present invention. ), Which will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 전동기(100)는 진공 챔버(70) 내에 설치되어 사용될 수 있는데, 상기 수평형 전동기(100)는 전자기력을 발생시키는 전자석(10)과, 상기 전자석(10)의 하부에 위치하여 상기 전자석(10)과 점 접촉하는 접촉구(20)와, 상기 접촉구(20)의 하부로 형성되는 회전축(60)과 수직 방향으로 형성되는 회전자(40) 및 상기 회전자(40)와 병렬 배치되는 고정자(50)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 전자석(10)은 전자석 지지대(15)를 통하여 상기 진공 챔버(70)의 내부 상측에 고정될 수 있다.First, the horizontal electric motor 100 according to an embodiment of the present invention may be installed and used in the vacuum chamber 70, wherein the horizontal electric motor 100 includes an electromagnet 10 and an electromagnet ( Located at the bottom of 10), the contact hole 20 in point contact with the electromagnet 10, the rotating shaft 60 formed under the contact hole 20 and the rotor 40 formed in a vertical direction, and It comprises a stator (50) arranged in parallel with the rotor (40). At this time, the electromagnet 10 may be fixed to the inner upper side of the vacuum chamber 70 through the electromagnet support 15.

본 발명의 일 실시예에서의 병렬 배치는 회전자(40)와 고정자(50)가 상기 회전축(60)을 중심으로 내외부에 형성되어 동심원을 이루는 것이 아니라, 회전축(60) 방향으로 나란히 배치되는 것을 의미한다. 다만, 상기 회전자(40)와 고정자(50)가 중복되는 영역이 전혀 없이 배치되는 것만을 의미하는 것은 아니고, 상기 회전자(40)가 고정자(50)에 안착되는 것도 포함한다.Parallel arrangement in one embodiment of the present invention is that the rotor 40 and the stator 50 are formed inside and outside the center of the rotating shaft 60 to form a concentric circle, but are arranged side by side in the rotating shaft 60 direction. it means. However, it does not only mean that the rotor 40 and the stator 50 are disposed without overlapping areas at all, and includes that the rotor 40 is seated on the stator 50.

즉, 상기 고정자(50)는 상기 회전자(40)의 하부에 위치하고 하나 이상의 조각으로 분리 형성된 요크(51)(yoke) 및 상기 요크(51)를 감싸는 코일(52)을 포함하고, 상기 요크(51)는 상기 회전자(40)가 안착될 수 있도록 형성될 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 상기 회전자(40) 및 요크(51)는 서로 대향하는 면(40a,51a)이 경사지게 형성될 수 있다.That is, the stator 50 includes a yoke 51 located at a lower portion of the rotor 40 and formed into one or more pieces, and a coil 52 surrounding the yoke 51, and the yoke ( 51) may be formed so that the rotor 40 is seated. To this end, in one embodiment of the present invention, the rotor 40 and the yoke 51 may be formed to have inclined surfaces 40a and 51a facing each other.

이때, 상기 요크(51) 및 코일(52)은 상기 진공 챔버(70)의 내부 하측에 고정부재(91)에 의해 고정될 수 있으며, 상기 고정부재(91)는 볼트일 수 있다.At this time, the yoke 51 and the coil 52 may be fixed by a fixing member 91 inside the lower side of the vacuum chamber 70, and the fixing member 91 may be a bolt.

상기 회전자(40)는 회전축(60)에 연결되는 내피(41)와, 상기 내피(41)를 감싸는 외피(42)를 포함하는데, 상기 내피(41)는 스틸(steel) 재질이고, 상기 외피(42)는 알루미늄 재질로 이루어져 있다. 또한, 상기 고정자(50)는 상기 회전자(40)의 하부에 위치하고 하나 이상의 조각으로 분리 형성된 요크(51) 및 상기 요크(51)를 감싸는 코일(52)을 포함하여 이루어진다.The rotor 40 includes an inner skin 41 connected to the rotating shaft 60 and an outer skin 42 surrounding the inner skin 41, wherein the inner skin 41 is made of steel, and the outer skin 42 is made of aluminum. In addition, the stator 50 is made of a coil 52 surrounding the yoke 51 and the yoke 51 formed in one or more pieces separated from the rotor 40.

또한, 상기 회전자(40)의 상부에는 양 끝단을 잇는 최대 길이가 상기 회전자(40)의 직경보다 큰 회전팔(30)이 결합되며, 이에 의해 고속 회전을 높은 선속도로 변환시킬 수 있다. 이때, 상기 회전팔(30)은 원형의 플레이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 장방형의 플레이트일 수도 있는데, 상기 회전자(40)보다 큰 단면적을 가질 수도 있다. 즉, 상기 회전팔(30)의 양 끝단은 시편 홀더(80)가 부착될 수 있으면 충분하다. 본 발명의 일 실시예에서의 전동기(100)는 진공 챔버(70) 내에서 고속 회전하는 회전팔(30)의 양 끝단에 구비된 시편 홀더(80)에 시편을 올려놓고 고속 회전시키기 위하여 사용된다.In addition, the upper arm of the rotor 40 is coupled with a rotating arm 30 having a maximum length connecting both ends larger than the diameter of the rotor 40, whereby high-speed rotation can be converted to a high linear speed. . At this time, the rotary arm 30 may be a circular plate, but is not limited thereto, and may be a rectangular plate, which may have a larger cross-sectional area than the rotor 40. That is, it is sufficient if both ends of the rotating arm 30 can be attached to the specimen holder 80. The electric motor 100 in one embodiment of the present invention is used to place the specimen on the specimen holder 80 provided at both ends of the rotating arm 30 rotating at high speed in the vacuum chamber 70 and rotate it at high speed. .

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 유도 전동기(100)의 작동 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation process of the horizontal induction motor 100 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수평형 전동기(100)는 회전체를 부양하기 위한 진공 챔버(70) 상부에 위치한 전자석(10)과 상기 전자석(10)과 점 접촉을 하는 접촉구(20), 고속 회전을 높은 선속도로 변환시켜주는 회전팔(30), 회전자(40)에의 점 접촉을 통해 회전체 전체가 띄워진 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이 배열된 요크(51)에 교번전류를 인가한다. According to an embodiment of the present invention, the horizontal electric motor 100 has an electromagnet 10 located above the vacuum chamber 70 for supporting a rotating body and a contact hole 20 in point contact with the electromagnet 10 ), The yoke 51 arranged as shown in FIG. 2 in a state where the entire rotating body is floated through the point of contact to the rotating arm 30 and the rotor 40 that converts high-speed rotation to a high linear speed. Apply alternating current.

이때, 상기 회전자(40)은 리프터(lifter, 미도시)에 의해 띄워질 수 있으며, 상기 회전자(40)가 부양된 상태에서 요크(51)에 교번 전류가 흐르면 교번 전류의 인가 방향과 인가 주파수에 따라 알루미늄으로 제작된 회전자(40) 외피(42)에 요크(51)에 의해 생성된 기전력과 교번자장에 의해, 회전자(40)에 회전력이 발생하고 교번전류의 주파수 속도에 따라 회전팔(30)을 포함한 회전자(40)의 속도를 제어한다.At this time, the rotor 40 may be lifted by a lifter (not shown), and when an alternating current flows to the yoke 51 in the state where the rotor 40 is floated, an application direction and an application of alternating current are applied. The rotor 40 is made of aluminum according to the frequency, and the rotational force is generated in the rotor 40 by the electromotive force generated by the yoke 51 and the alternating magnetic field on the outer shell 42, and rotates according to the frequency speed of the alternating current The speed of the rotor 40 including the arm 30 is controlled.

도 2를 살펴보면, 3상 교류 사용시의 요크(51)가 동심원을 이루면서 서로 마주보는 위치에 배치되며, 서로 마주보는 위치의 요크(51)에는 동일한 상의 전원이 연결되도록 되어 있다. 즉, 도 2에서 마주보는 한 쌍의 요크(51a,51a')는 전원 B에 의해 연결되고, 한 쌍의 요크(51b,51b')는 전원 A에 의해 연결되며, 한 쌍의 요크(51c,51c')는 전원 C에 의해 연결된다.Referring to FIG. 2, the yokes 51 when using three-phase alternating current are arranged at opposite positions while forming concentric circles, and power to the same phase is connected to the yokes 51 at opposite positions. That is, the pair of yokes 51a and 51a 'facing each other in FIG. 2 are connected by a power source B, and the pair of yokes 51b and 51b' are connected by a power source A, and the pair of yokes 51c, 51c ') is connected by power supply C.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자(40)를 평평하게 한 후 요크(51)를 아래 위로 배치하는 구조를 하면 큰 토크를 발생시킬 수 있다.In addition, when the rotor 40 according to an embodiment of the present invention is flattened and the yoke 51 is arranged upward and downward, a large torque can be generated.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered illustrative. The scope of the invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

10 : 상부 전자석 15: 전자석 지지대
20 : 접촉구 30 : 회전팔 (티타늄)
40: 회전자 40a: 회전자 경사면
41 : 회전자 내피(스틸) 42 : 회전자 외피(알루미늄)
50 : 고정자 51: 요크(Yoke)
52 : 코일 51a: 요크 경사면
60: 회전축 70: 진공 챔버
80: 시편 홀더 91: 결합부재10: upper electromagnet 15: electromagnet support
20: contact 30: rotating arm (titanium)
40: rotor 40a: rotor slope
41: rotor inner shell (steel) 42: rotor outer shell (aluminum)
50: stator 51: Yoke
52: coil 51a: yoke slope
60: rotating shaft 70: vacuum chamber
80: specimen holder 91: coupling member

Claims (6)

전자석;
상기 전자석의 하부에 위치하고, 상기 전자석과 점 접촉하는 접촉구;
상기 접촉구의 하부로 형성되고, 상기 접촉구의 일부가 삽입되는 회전축;
상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 일체로 회전하고, 상기 회전축과 수직 방향으로 형성되는 회전자;
상기 회전자의 상부에 결합되고, 양 끝단을 잇는 최대 길이가 상기 회전자의 직경보다 큰 회전팔; 및
상기 회전자의 하부에 배치되는 고정자를 포함하는 수평형 전동기.Electromagnets;
A contact hole located under the electromagnet and in point contact with the electromagnet;
A rotary shaft formed under the contact hole and into which a part of the contact hole is inserted;
A rotor coupled to the rotating shaft and integrally rotating with the rotating shaft and formed in a vertical direction with the rotating shaft;
A rotating arm coupled to the upper portion of the rotor, wherein a maximum length connecting both ends is greater than the diameter of the rotor; And
A horizontal electric motor including a stator disposed under the rotor. 제1항에 있어서,
상기 회전자는,
상기 회전축을 감싸는 내피; 및
상기 내피를 감싸는 외피를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수평형 전동기.According to claim 1,
The rotor,
Endothelium surrounding the rotating shaft; And
A horizontal electric motor comprising the outer skin surrounding the inner skin. 제1항에 있어서,
상기 회전자 및 고정자는 상기 회전축의 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 수평형 전동기.According to claim 1,
The rotor and the stator are horizontal electric motors, characterized in that arranged side by side in the direction of the rotating shaft. 제3항에 있어서,
상기 회전자의 하부에 위치하고 하나 이상의 조각으로 분리 형성된 요크와, 상기 요크를 감싸는 코일을 포함하고, 상기 회전자 및 요크는 대향하는 면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 수평형 전동기. The method of claim 3,
A horizontal electric motor comprising a yoke positioned on the lower portion of the rotor and separated into one or more pieces, and a coil surrounding the yoke, wherein the rotor and the yoke are formed with opposite surfaces inclined. 제2항에 있어서,
상기 내피는 스틸(steel) 재질이고, 상기 외피는 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 수평형 전동기.According to claim 2,
The inner shell is made of steel, and the outer shell is made of aluminum. 제1항에 있어서,
상기 전자석은 진공 챔버의 내부 상측에 고정되고, 상기 고정자는 진공 챔버의 내부 하측에 설치되는 것을 특징으로 하는 수평형 전동기.
According to claim 1,
The electromagnet is fixed to the inner upper side of the vacuum chamber, the stator is a horizontal electric motor, characterized in that installed in the inner lower side of the vacuum chamber.
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