KR102096684B1

KR102096684B1 - 발전기계용 로터 및 스테이터

Info

Publication number: KR102096684B1
Application number: KR1020157026960A
Authority: KR
Inventors: 핑샨 카오; 신 리; 지동 장; 빈센트 파고
Original assignee: 에머슨 일렉트릭 컴파니
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2020-04-02
Also published as: CN105009420B; WO2014139132A1; US9893579B2; MX2015011442A; KR20150131081A; CN105009420A; MX355454B; US20160036274A1

Abstract

발전기계는 로터코어와 영구자석을 가진 로터, 및 치형을 가진 스테이터를 포함한다. 영구자석은 자석 세트로 배치된다. 각각의 자석 세트는 하나 이상의 영구자석을 포함한다. 로터코어는 원통면과 슬릿을 가진다. 슬릿 각각은 자석 세트 중 하나와 원통면 사이에 방사상으로 배치된다. 각각의 치형은 원통면과 마주보는 치면을 포함한다. 치면은 로터코어의 원통면에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 내측부, 및 치면의 내측부의 반대편에 배치된 경사부를 포함한다. 치면의 각각의 경사부와 로터코어의 원통면 사이의 공극은 치면의 내측부와 로터코어의 원통면 사이의 공극보다 크다.

Description

발전기계용 로터 및 스테이터{ROTORS AND STATORS FOR DYNAMOELECTRIC MACHINES}

본 발명은 발전기계용 로터와 스테이터에 관한 것이다.

이 란에서는 본 발명에 관련된 배경 지식이 개시되는데 이 배경 지식이 반드시 선행기술은 아니다.

일반적인 발전기계(dynamoelectric machine)는 치형들(teeth)을 가진 스테이터와 공극(air gap)에 의해 스테이터 치형들로부터 분리된 로터를 포함한다. 경우에 따라, 공극에서의 자속 밀도(flux density)는 달라도 된다. 예를 들면 발전기계가 작동 중일 때, 자속 밀도는 피크를 향해 증가해도 된다. 이것이 일반적으로 피크 자속 밀도(peak flux density)로 나타난다.

이 란에서는 본 발명의 개요가 개시되지만, 본 발명의 전 범위 또는 모든 특징을 포괄적으로 개시하는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 발전기계는 로터(rotor)와 그 로터의 주위에 배치되는 스테이터(stator)를 포함한다. 로터는 로터코어(rotor core) 및 로터코어 내에 배치되어 복수의 로터 극(rotor pole)을 형성하는 복수의 영구자석을 포함한다. 복수의 영구자석은 복수의 자석 세트(magnet set)로 배치된다. 각각의 자석 세트는 복수의 영구자석 중 하나 이상을 포함한다. 로터코어는 원통면(cylindrical periphery), 중심축(central axis), 및 로터코어를 관통하여 뻗은 복수의 슬릿(slit)을 가진다. 복수의 슬릿 각각은 자석 세트 중 하나와 로터코어의 원통면 사이에 방사상으로 배치된다. 스테이터는 복수의 치형을 포함한다. 각각의 치형은 로터코어의 원통면과 마주보는 치면(tooth surface)을 포함한다. 치면은 로터코어의 원통면에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 내측부(inner portion), 및 치면의 내측부의 반대편에 배치된 경사부(beveled portion)를 포함한다. 치면의 각각의 경사부와 로터코어의 원통면 사이의 공극은 치면의 내측부와 로터코어의 원통면 사이의 공극보다 크다.

그 이상의 실시형태와 적용가능한 분야는 본 명세서에 개시된 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 본 발명의 다양한 실시형태는 개별적으로 또는 하나 이상의 다른 실시형태와 조합하여 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한 본 명세서의 상세한 설명과 특정 실시예는 단지 예를 들기 위한 의도일뿐 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 없는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 설명되는 도면은 선정된 실시예를 설명하기 위한 목적일 뿐, 모든 실행가능한 장치는 아니며, 또한 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터와 로터를 포함하는 발전기계의 반단면도이다.
도 2a는 다른 실시예에 따른 스테이터와 로터를 포함하는 발전기계의 반단면도이다.
도 2b는 도 2a의 스테이터의 어느 한 스테이터 치형의 확대 부분을 나타내는 단면도이다.
도 3은 스테이터의 중심축에 관한 각도로 규정된 스테이터 치형 특징을 나타내는 도 2a의 스테이터의 반단면도이다.
도 4는 로터의 중심축에 관한 각도로 규정된 다양한 로터 특징을 나타내는 도 2a의 로터의 반단면도이다.
도 5는 도 2a의 스테이터와 다른 실시예에 따른 블록 자석(block magnet)을 가진 로터를 포함하는 발전기계의 반단면도이다.
도 6은 도 2a의 스테이터와 또 다른 실시예에 따른 원호 자석(arc magnet)을 가진 로터를 포함하는 발전기계의 반단면도이다.
도 7a-도 7c는 다양한 실시예에 따른 하나 이상의 수직 슬릿(vertical slit)을 포함하는 로터의 반단면도이다.
도 7d는 다른 실시예에 따른 각진 슬릿(angled slit)을 포함하는 로터의 반단면도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 극(pole)당 하나의 자석을 포함하는 로터의 반단면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 각각의 단부 슬롯(end slot)과 각각의 자석 슬롯(magnet slot) 사이에 브리지(bridge)를 포함하는 로터의 반단면도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 발전기계를 포함하는 컴프레서(compressor)의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 발전기계의 자속 밀도와 공지된 발전기계의 자속 밀도를 비교하는 그래프이다.
각각의 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 나타낸다.

이하, 실시예들이 첨부도면을 참조하여 더 완전하게 설명될 것이다.

실시예들은 이 기술분야의 숙련자에게 본 발명이 완전히 이해되도록 또한 본 발명의 범위를 완전히 전달하기 위해 제공된다. 다수의 특정 항목은 본 발명에 따른 실시예의 완전한 이해를 돕기 위해, 특정 구성요소, 장치, 및 방법을 예로 들어 설명된다. 특정 항목이 채용될 필요는 없다는 점, 실시예들이 많은 다른 형태로 구현되어도 되는 점 및 어느 것도 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 점이 이 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 일부 실시예에서, 주지의 프로세스, 주지의 장치 구조, 및 주지의 기술은 구체적으로 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 기술용어는 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적일 뿐 제한하려는 의도는 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수형은 문맥이 명확히 다르게 언급되지 않는 한, 복수형도 포함하는 의미이다. 용어 "구비하는", "이루어지는", "포함하는", 및 "가지는"은 언급된 특징, 수치, 스텝, 작용, 구성요소, 및/또는 부품의 존재를 포함하면서 열거하지만, 하나 이상의 다른 특징, 수치, 스텝, 작용, 구성요소, 부품, 및/또는 그들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지는 않는다. 본 명세서에서 설명되는 방법 스텝, 프로세스, 및 작용은, 실행 순서로 특정되지 않는 한, 설명되거나 묘사된 특정 순서로 그들을 반드시 실시해야 하는 것으로 해석되지는 않는다. 부가적인 또는 대체 가능한 스텝이 채용되어도 되는 것으로도 이해될 것이다.

용어 제1, 제2, 제3, 등은 본 명세서에서 다양한 구성요소, 부품, 영역, 층 및/또는 부분을 설명하기 위해 사용되어도 되지만, 이들 구성요소, 부품, 영역, 층 및/또는 부분이 이들 용어에 의해 제한되어서는 안 된다. 이들 용어는 하나의 구성요소, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위해서만 사용될 뿐이다. "제1", "제2", 및 다른 숫자 용어와 같은 용어들이 본 명세서에서 사용될 때 문맥에 의해 명확하게 언급되지 않는 한 순서나 차례를 의미하지는 않는다. 따라서, 이하에 설명되는 제1 구성요소, 부품, 영역, 층 또는 부분은 실시예의 교시로부터 벗어남이 없이 제2 구성요소, 부품, 영역, 층 또는 부분으로 불릴 수 있다.

"내측", "외측", "직하", "하측", "하부", "상측", "상부"와 같이 공간상에서의 상대적 관계를 나타내는 용어는 도면에 나타나 있는 다른 구성요소 또는 특징에 대한 어느 한 구성요소 또는 특징의 관계를 쉽게 설명하기 위해 본 명세서에서 사용되어도 된다. 공간상에서의 상대적 관계를 나타내는 용어는 도면에 나타나 있는 배치뿐 아니라 사용시 또는 작동시의 장치의 서로 다른 배치를 포함하려는 의도여도 된다. 예를 들면, 도면 내의 장치가 뒤집히면, 다른 구성요소 또는 특징의 "하측" 또는 "직하"로 설명된 구성요소는 이후에 다른 구성요소 또는 특징의 "상측"에 배치될 것이다. 따라서, 예로 든 용어 "하측"은 상측 및 하측의 배치를 둘 다 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로 배치되어도 되고(90도로 회전되거나 다른 방향으로) 또한 본 명세서에서 사용되는 공간상에서의 상대적 관계를 나타내는 용어가 그에 맞게 해석되어도 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전기계가 도 1에 도시되며, 일반적으로 참조 번호 10으로 지시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 발전기계(10)는 로터(12)와 로터(12)의 둘레로 배치되는 스테이터(14)를 포함한다. 로터(12)는 로터코어(16) 및 로터코어(16)에 배치되는 영구자석(18)을 포함한다. 영구자석(18)은 로터 극을 형성한다(도 1에서 N과 S로 도시). 로터코어(16)는 원통면(22), 중심축(38), 및 로터코어(16)를 관통하여 뻗은 슬릿(26)을 가진다.

스테이터(14)는 치형(24)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 치형(24)은 로터코어(16)의 원통면(22)과 마주보는 치면(36)을 포함한다. 치면(36)은 원통면(22)에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 내측부(28)와 치면(36)의 내측부(28)의 반대편에 배치되는 경사부(30)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 경사부(30)와 원통면(22) 사이의 공극(32)은 내측부(28)와 원통면(22) 사이의 공극(34)보다 크다. 결과적으로, 공극(32, 34)에서의 피크 자속 밀도가 감소하게 된다. 또한, 아래에서 설명되는 바와 같이, 피크 자속 밀도를 감소시킴으로써, 발전기계(100)의 바람직하지 않은 특성이 개선되게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 영구자석(18)은 자석 세트(20)로 배치된다. 도 1의 실시예에서는 발전기계(10)가 6개의 자석 세트를 포함한다(그 중 3개만 도시). 각각의 자석 세트(20)는 2개의 영구자석(18)을 포함한다. 이와 달리, 발전기계(10)는 6개 이상 또는 6개 미만의 자석 세트를 포함해도 되며, 각각의 자석 세트가 더 많거나 더 적은 수의 영구자석을 포함해도 된다.

도 1의 실시예에서, 영구자석(18)은 형상이 사각형이다. 예를 들면, 영구자석(18)은 종방향 치수가 횡방향 치수보다 더 크다.

도 1의 실시예에 도시된 바와 같이, 2개의 슬릿(26)이 자석 세트(20) 중 하나와 로터코어(16)의 원통면(22) 사이에 방사상으로 배치된다. 비록 도 1은 자석 세트(20)와 원통면(22) 사이에 방사상으로 배치된 2개의 슬릿(26)을 포함하는 로터코어(16)를 나타내지만, 로터코어(16)는 자석 세트(20) 중 하나와 원통면(22) 사이에 방사상으로 배치되는 둘 이상의 슬릿을 포함해도 된다.

도 1의 실시예에서, 슬릿(26)은 일반적으로 타원형으로 형성되며, 종방향 치수가 횡방향 치수보다 크다. 또한, 각각의 슬릿(26)의 종방향 축은 인접한 영구자석(18)의 종방향 축에 대해 직각을 이루지 않는다. 예를 들면, 각각의 슬릿(26)의 종방향 축은 로터코어(16)의 원통면(22)의 접선(tangent)에 대해 실질적으로 평행해도 된다.

도 2a는 로터(102)와 로터(102) 둘레에 배치된 스테이터(114)를 포함하는 일 실시예의 발전기계(100)를 나타낸다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 로터(102)와 스테이터(114)는 중심축(112)에 대해 동심으로(concentrically) 배치된다. 로터(102)는 원통면(106)을 가진 로터코어(104)를 포함한다.

비록 도 2a에 완전하게 도시되지는 않지만, 로터(102)는 로터 극을 형성하는 12개의 영구자석(108, 그 중 6개만 도시)을 포함한다. 예를 들면, 영구자석(108A, 108F)은 그 사이에 로터의 N극을 형성하고, 영구자석(108B, 108C)은 그 사이에 로터의 S극을 형성한다. 따라서, 로터(102)는 6개의 로터 극을 포함한다. 이와 달리, 로터(102)는 이보다 많거나 적은 수의 영구자석(108)을 포함해도 된다. 그 경우에, 로터(102)는 6개보다 많거나 적은 수의 로터 극을 갖게 될 것이다. 예를 들면, 로터(102)(또한 본 명세서에서 설명되는 다른 로터)는 4개의 로터 극, 12개의 로터 극, 또는 그 밖의 원하는 짝수 개의 로터 극을 가져도 된다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 로터(104)는 영구자석(108)에 인접한 다수의 단부 슬롯(126)을 포함해도 된다. 도 2a의 실시예에서, 로터코어(104)는 12개의 단부 슬롯을 포함해도 된다(그 중 6개의 단부 슬롯(126A-F)만 도시된다). 이러한 방식으로, 로터코어(104)는 각각의 영구자석에 대한 단부 슬롯을 포함한다.

로터코어(104)는 인접한 영구자석(108) 사이에 배치되는 브리지(134)를 더 포함해도 된다. 예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이, 브리지(134)가 영구자석(108A, 108B) 사이에 배치된다. 이와 달리, 로터코어(104)는 인접한 영구자석(108) 사이에 브리지를 포함하지 않아도 된다.

도 2a의 실시예에서는 로터코어(104)가 12개의 슬릿(110)을 포함하는데, 그 중 6개의 슬릿(110A-F)만 도시되어 있다. 슬릿(110)은 일반적으로 타원 형상(예를 들면, 도 1의 슬릿(26)과 유사)을 가진다.

슬릿(110)은 로터코어(104)를 관통하여 뻗고 또한 영구자석(108) 중 하나와 로터코어(104)의 원통면(106) 사이에 방사상으로 배치된다. 예컨대, 슬릿(110A)은 영구자석(108A)과 원통면(106) 사이에 방사상으로 배치된다. 또한, 슬릿(110)은 로터(102)의 반경방향 축(radial axis)에 대해 실질적으로 직각을 이루게 뻗어도 되고(도 2a에 도시된 바와 같이), 또는 이와 달리, 반경방향 축에 대해 적당한 각도로 경사지게 뻗어도 된다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 스테이터(114)는 다수의 치형(116)을 포함하는데 그 중 5개의 치형(116A-E)만 나타나 있다. 각각의 치형(116A-E)은 로터코어(104)의 원통면(106)과 마주보는 치면(118A-E)을 포함한다. 각각의 치면(118A-E)은 원통면(106)에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 내측부(120)와 치면의 내측부(120)의 반대편에 배치되는 경사부(122)를 포함한다. 예를 들면, 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 치형(116C)은 내측부(120)와 경사부(122)를 가진 치면(118C)을 포함한다.

또한, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 각각의 치면(118C)의 경사부(122)는 로터코어(104)의 원통면(106)으로부터 떨어져서 일직선으로 뻗는다. 예를 들면, 각각의 경사부(122)는 원통면(106)으로부터 떨어져서 치형의 중심선(132)으로부터 측정된 각도 θ로 뻗어도 된다. 이렇게 하여, 각도 θ가 각 치면(118)의 경사부(122)와 각 치형(116)의 중심선(132) 사이에 형성된다. 각도 θ는, 예를 들면, 약 85°를 포함하는 어떤 적당한 각도여도 된다.

또한 도 2a와 2b에 도시된 바와 같이, 각각의 치면(118)의 경사부(122)와 원통면(106) 사이의 공극(138)은 치면(118)의 내측부(120)와 원통면(106) 사이의 공극(136)보다 크다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 공극(138)은 상술한 각도 θ로 규정된다. 따라서, 공극(138)은 각도 θ에 따라 더 크거나 작아도 된다.

로터(102)의 영구자석(108), 슬릿(110), 및 단부 슬롯(126)의 특징(예를 들면, 각도, 길이 등)과 스테이터(114)의 치형(116)의 특징(예를 들면, 각도, 길이 등)은 서로 의존적이어도 된다. 스테이터(114)와 로터(102)의 전형적인 특징이 도 3 및 도 4에 각각 도시된다.

도 3은 도 2a의 발전기계(100)의 스테이터(114)를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 치형(116C)의 치면(118C)은 중심축(112)에 대해 각도 T로 규정되는 각 길이(angular length)를 가져도 된다. 따라서, 도 3의 실시예에서, 각도 T는 중심축(112)에 대한 치형(116C)의 치면(118C)의 마주보는 측(opposing side) 사이의 각도이다.

또한, 치형(116C)의 치면(118C)의 내측부(120)는 중심축(112)에 대해 각도 B로 규정되는 각 길이를 가져도 된다. 도 3의 실시예에서, 각도 B는 치면(118C)의 내측부(120)의 마주보는 측에 배치된 경사부(122) 사이의 각도이다.

비록 각도 T와 각도 B가 치형(116C)에 관하여 도시되지만, 각도 T, B는 각각의 치형(예를 들면, 도 1의 치형(116A-F))에 대해 동일한 각도여도 된다.

도 4는 도 2a의 발전기계(100)의 로터(102)를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 슬릿(예를 들면, 도 2a의 슬릿(110A, 110B))은 중심축(112)에 대해 각도 A로 규정되는 각 길이로 떨어져도 된다. 따라서, 각도 A는 중심축(112)에 대한 두 슬릿 사이의 각도이다.

또한, 도 4의 실시예에서, 2개의 인접한 슬릿(예를 들면, 슬릿(110E, 110F))은 그 사이에 각도 F를 가진다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 각도 F는 슬릿(110E)의 길이방향 축을 따라 뻗은 라인(128)과 슬릿(110F)의 길이방향 축을 따라 뻗은 라인(130)의 교선(intersection)에 의해 규정되는 각도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 영구자석(108)(예를 들면 도 2a의 영구자석(108A, 108B))은 그 사이에 각도 G를 가져도 된다. 예컨대, 각도 G는 영구자석(108A)의 일측을 따라 뻗은 라인과 영구자석(108B)의 일측을 따라 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도이다.

명확하게 하기 위해, 영구자석(108A, 108B)이 도 4에는 표시되어 있지 않다. 도 2a와 도 4의 실시예에서, 각도 G는 실질적으로 180°이다. 이와 달리, 각도 G는 180°보다 크거나 작은 각도여도 된다.

또한, 단부 슬롯(126)은 중심축(112)에 대해 각도 D로 규정되는 각 길이로 떨어져도 된다. 각도 D는 로터 극의 각도(rotor pole angle)(예를 들면, 하나의 로터 극의 단부 슬롯 사이의 원호 길이)를 나타낸다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 각도 D는 중심축(112)에 대한 단부 슬롯(126A, 126B) 사이의 각도이다. 보다 구체적으로, 각도 D는 각각의 단부 슬롯(126A, 126B)의 내측부(125, 127)로부터 각각 측정되어도 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 자석 범위(magnet range)가 각각의 극에 대해 규정되어도 된다. 자석 범위는 예를 들면, 중심축(112)에 대해 각도 C로 규정되는 인접한 자석 사이의 각 길이여도 된다. 각도 C는 자속(magnetic flux)을 생기게 할 수 있는 자석의 유효 범위를 나타낸다. 도 4의 실시예에서, 각도 C는 중심축(112)에 대한 영구자석(108A)의 외측부(outer portion)와 영구자석(108B)의 외측부 사이의 각도이다. 예를 들면, 각도 C는 영구자석(108A, 108B)의 모서리(corner)로부터 측정되어도 된다.

비록 각도 A, C, D, F, G가 특정한 단부 슬롯, 슬릿, 및/또는 영구자석에 관하여 도시되지만, 각도 A, C, D, F, G는 로터(102)의 단부 슬롯, 슬릿, 및/또는 영구자석 중 어느 것에 대해 동일한 각도여도 된다.

바람직한 실시예에서, 도 3 및 도 4에 도시된 스테이터(114)와 로터(102)의 특징은 이하에 나타내는 식(1)-(4) 중 하나 이상을 충족시킬 수 있도록 선택된다.

예로 든 식에서, 각도 A, B, C, D, F, G, T는 도(degree)이고 P는 로터(102)의 로터 극의 수이다. 이와 달리, 예로 든 식은 스테이터(114) 및/또는 로터(102)의 다른 특징(예컨대, 각 길이 등)을 사용할 수 있게 수정(예컨대, 정수(numerical constant)를 수정하는 등)되어도 된다.

도 3 및 도 4는 서로에 대해 특정 관계를 가진 각도 A, B, C, D, F, G, T를 나타낸다. 예컨대, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 예로 든 식

과

을 충족시키는 경우에, 각도 C는 각도 B보다 크고 또한 각도 D는 각도 T보다 크다. 이와 달리, 예로 든 식

과

을 여전히 충족시키지만, 각도 B가 각도 C보다 커도 되고(예를 들면, 도 5 참조) 또한 각도 T가 각도 D보다 커도 된다(예를 들면, 도 6 참조). 따라서, 예로 든 식 중 하나 이상이 충족되기만 한다면, 어떤 적당한 각도가 각도 A, B, C, D, F, G, T로 사용되어도 된다.

도 5는 적어도 예로 든 식

을 충족시키는 발전기계(500)의 일 실시예를 나타낸다. 발전기계(500)는 도 1의 스테이터(114)와 로터(502)를 포함한다. 스테이터(114)는 치형(116)(그 중 치형(116A-E)만이 도시됨)을 포함한다. 로터(502)는 로터코어(504), 중심축(512), 및 12개의 영구자석(508)(그 중 6개의 자석(508A-F)만이 도시됨)을 포함한다. 영구자석(508)은 로터 극(도 5에 N 및 S로 도시)을 형성한다. 로터(502)는 각각의 영구자석(508)에 인접한 단부 슬롯(526)을 더 포함한다. 예컨대, 단부 슬롯(526A, 526B)은 각각, 영구자석(508A, 508B)에 인접해 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 스테이터(114)의 각도 B는 도 3을 참조하여 상술한 것과 동일하다. 각도 G는 영구자석(508A)의 일측을 따라 뻗은 라인과 영구자석(508B)의 일측을 따라 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도이다. 도 5의 실시예에서, 각도 C는 중심축(512)에 대한 영구자석(508A)의 외측부와 영구자석(508B)의 외측부 사이의 각도이다. 또한, 각도 D는 중심축(512)에 대한 단부 슬롯(526A, 526B) 사이의 각도이다.

도 5의 실시예에서는, 각도 B가 각도 C보다 크다. 이 때문에, 예로 든 식

을 충족시키기 위해, 각도 G(예컨대, 영구자석 사이의 각도)가 감소한다. 도 5의 실시예에서, 각도 G는 180°보다 작다(예컨대, 실질적으로는 90° 등). 이와 달리, 각도 G는 예로 든 식

을 충족시키는 어떤 적당한 각도여도 된다.

도 5의 실시예에 도시된 바와 같이, 영구자석(508)은 형상이 사각형이다. 예컨대, 영구자석(508)은 종방향 치수가 횡방향 치수보다 더 크다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 인접한 영구자석(508)은 일반적으로 V자 모양의 자석 세트를 형성한다. 예컨대, 영구자석(508A, 508B)은 하나의 V자 모양의 자석 세트를 형성한다.

또한, 도 5의 실시예에 도시된 바와 같이, 하나의 타원형 슬릿이 로터(502)의 각 영구자석(508)과 원통면 사이에 방사상으로 배치된다. 슬릿은 종방향 치수가 횡방향 치수보다 크다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 슬릿의 종방향 축은 인접한 영구자석(508)의 종방향 축에 대해 직각을 이루지 않는다.

도 6은 적어도 예로 든 식

을 충족시키는 발전기계(600)의 다른 실시예를 나타낸다. 발전기계(600)는 치형(116)(그 중 치형(116A-E)만 도시됨)을 갖는 도 1의 스테이터(114)를 포함한다. 발전기계(600)는 로터코어(604), 중심축(612), 및 6개의 영구적인 원호 자석(608)(그 중 3개의 원호 자석(608A-C)만 도시됨)을 가진 로터(602)를 더 포함한다. 영구적인 원호 자석(608)은 로터 극(도 6에 N 및 S로 도시됨)을 형성한다. 로터(602)는 각각의 영구적인 원호 자석(608)의 양측에 각각 배치된 2개의 단부 슬롯(626)을 더 포함한다. 예컨대, 단부 슬롯(626C, 626D)이 영구적인 원호 자석(608B)의 양측에 배치된다.

도 6의 실시예에서, 스테이터(114)의 각도 T는 도 3을 참조하여 상술한 것과 동일하다. 각도 D는 중심축(612)에 대한 마주보는 단부 슬롯(626)(예컨대, 단부 슬롯(626C, 626D)) 사이의 각도이다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 각도 G는 영구적인 원호 자석(608B)의 마주보는 일측으로부터 뻗은 라인과 영구적인 원호 자석(608B)의 마주보는 타측으로부터 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 각도 T는 각도 D보다 더 크다. 따라서, 예로 든 식

을 충족시키기 위해, 각도 G가 감소된다. 도 6의 실시예에서, 각도 G는 90°와 180° 사이(예컨대, 실질적으로 120° 등)이다. 이와 달리, 각도 G는 예로 든 식

을 충족시키는 어떤 적절한 각도여도 된다.

도 7a-7c는 도 2a의 로터(100)와 실질적으로 유사한 로터(700A, 700B, 700C)를 나타낸다. 각각의 로터(700A, 700B, 700C)는 각 로터(700A, 700B, 700C)의 반경방향 축에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 하나 이상의 수직 슬릿을 포함해도 된다. 예컨대, 도 7a의 로터(700A)는 하나의 수직 슬릿(702A)을 포함하며, 도 7b의 로터(700B)는 2개의 수직 슬릿(702B)을 포함하고, 또한 도 7c의 로터(700C)는 3개의 수직 슬릿(702C)을 포함한다. 이와 달리, 어떤 적당한 수의 수직 슬릿이 채용되어도 된다.

도 7a-7c의 실시예에서, 수직 슬릿(702A, 702B, 702C)은 실질적으로 타원형이다. 이와 달리, 수직 슬릿(702A, 702B, 702C)은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 경우에, 다른 적당한 형상이어도 된다.

도 7a-7c에 도시된 바와 같이, 수직 슬릿(702A, 702B, 702C)은 2개의 슬릿(예컨대, 슬릿(110A, 110B)) 사이에 배치된다. 또한, 도 7a-7c의 실시예에서, 수직 슬릿(702A, 702B, 702C)은 실질적으로, 로터(700A, 700B, 700C)의 원통면과 영구자석(108A, 108B) 사이에 배치된다.

또한, 슬릿(110A, 110B)은 일반적으로, 타원형(예컨대, 도 7a에 도시된 바와 같이)이어도 된다. 이와 달리, 각 슬릿(110A, 110B)은 일반적으로 타원형이어도 되고, 각 슬릿(110A, 110B)의 종방향 축을 따른 확대 단부(enlarged end portion)(예컨대, 도 7b, 도 7c에 도시된 바와 같이)를 포함해도 된다.

도 7d는 도 2a의 로터(100)와 실질적으로 유사한 로터(700D)를 나타낸다. 로터(700D)는 하나의 수직 슬릿(702D)과 각진 슬릿(704A, 704B, 704C, 704D)을 포함한다. 수직 슬릿(702D)은 로터(700D)의 반경방향 축에 대해 실질적으로 평행하게 뻗고 또한 각진 슬릿(704A, 704B, 704C, 704D)은 로터(700D)의 원통면과 영구자석(108A, 108B) 사이에 방사상으로 배치된다. 이와 달리, 더 많거나 적은 수의 각진 슬릿(704) 및/또는 더 많은 수의 수직 슬릿(702)이 채용되어도 된다.

도 7d에 도시된 바와 같이, 라인(706, 708)은 각도 H를 이룬다. 라인(706)은 각진 슬릿(704A)을 이등분하는 한편, 라인(708)은 각진 슬릿(704A)의 저부(bottom portion)으로부터 뻗어 자석(108A, 108B)에 대해 평행하다. 각도 H는, 예컨대 90°와 130° 사이를 포함하는, 어떤 적당한 각도여도 된다.

도 7d의 실시예에서, 슬릿(702D, 704A, 704B)은 상술한 바와 같이, 일반적으로 타원형이다. 또한, 도 7d에 도시된 바와 같이, 각각의 슬릿(704C, 704D)은 일반적으로 타원형이며 또한 각 슬릿(704C, 704D)의 종방향 축을 따른 확대 단부를 포함한다.

도 8은 6개의 영구자석(808)(그 중 3개의 자석(808A-C)만 도시됨)을 포함하는 로터(800)를 나타낸다. 로터(800)는 또한, 자석(808)의 마주보는 측에 각각 배치된 단부 슬롯(826)을 포함한다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 단부 슬롯(826A)은 영구자석(808)의 일 단부에 배치되는 한편, 단부 슬롯(826B)은 영구자석(808)의 마주보는 단부에 배치된다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 로터(800)는, 로터(800)의 원통면과 각각의 자석(808) 사이에 배치된, 도 7a의 수직 슬릿(702A)을 포함해도 된다. 이와 달리, 본 발명으로부터 벗어나지 않는 경우에, 더 많거나 적은 수의 수직 슬릿이 채용되어도 된다.

도 9는 도 8의 로터(800)와 실질적으로 유사한 로터(900)를 나타낸다. 그러나, 로터(900)는 각각의 단부 슬롯(826)과 각각의 영구자석(808) 사이에 배치된 브리지(902)를 포함한다. 예컨대, 브리지(902C)는 단부 슬롯(826A)과 영구자석(808B) 사이에 배치되는 한편, 브리지(902D)는 단부 슬롯(826B)과 영구자석(808B) 사이에 배치된다.

도 10은 발전기계(1002)를 포함하는 컴프레서(1000)를 나타낸다. 발전기계(1002)는 스테이터(1004) 및 스테이터(1004) 내에 배치되는 로터(1006)를 포함한다. 발전기계(1002), 스테이터(1004) 및/또는 로터(1006)는 본 명세서에서 설명된 발전기계, 스테이터, 및/또는 로터 중 어느 하나이어도 된다. 또한, 컴프레서(1000)는 스크롤 컴프레서(scroll compressor)이지만, 다른 유형의 컴프레서(예컨대, 피스톤 컴프레서(piston compressor), 스크류 컴프레서(screw compressor) 등을 포함)가 채용되어도 된다.

본 발명의 발명자들은 예로 든 식(위에서 언급됨) 중 하나 이상을 충족시키는, 본 명세서에서 설명된 스테이터 및/또는 로터를 포함하는 발전기계가 스테이터와 로터 사이의 공극에서의 피크 자속 밀도를 감소시킨다고 결정했었다. 피크 자속 밀도를 감소시킴으로써, 발전기계의 바람직하지 않은 특성이 개선되게 된다. 예컨대 자기 포화(magnetic saturation)가 회피되게 되고, 진동과 소음이 감소하게 된다. 또한, 본 발명자들은 위에서 예로 든 식 중 하나 이상이 충족되지 않는 경우에, 자속은 감소하게 되고(예를 들면, 자석 크기 때문에), 피크 자속 밀도는 감소하지 않게 되며, 자석 슬롯은 소정 크기의 자석용으로 대단히 작아도 된다는 것을 알았다.

도 11은 스테이터 치형의 치면에 걸친 공극에서의 자속 밀도를 나타내는 그래프이다. 그래프는 본 명세서에서 설명된 발전기계의 자속 밀도(라인(1102)으로 표시)와 공지된 발전기계의 자속 밀도(라인(1104)으로 표시)를 비교한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 설명된 발전기계의 피크 자속 밀도는 공지된 발전기계의 피크 자속 밀도보다 낮다. 예컨대, 본 명세서에서 설명된 발전기계의 피크 자속 밀도는 약 0.9B(T)인 한편, 공지된 발전기계의 피크 자속 밀도는 1.2B(T) 이상이다.

본 명세서에 개시된 발전기계는, 예를 들면, 전기 모터 및/또는 발전기여도 된다. 예컨대, 발전기계는 브러시리스 영구자석(BPM, brushless permanent magnet) 모터, 라인 스타트 영구자석 모터(LSPM, line start permanent magnet motor), 영구자석(PM) 발전기, 또는 자석을 채용한 어떤 다른 적당한 기계를 포함해도 된다. 또한, 본 발명의 교시는 어떤 적당한 단상(single) 및/또는 다상(polyphase) 기계에 적용가능한 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발전기계는 로터를 관통하여 뻗은 모터 샤프트(motor shaft) 및 스테이터 치형의 둘레에 배치되는 권선(winding)을 포함해도 된다. 명확하게 하기 위해, 도 1-9에는 로터 샤프트 및/또는 스테이터 권선이 도시되어 있지 않다.

본 명세서에 개시된 영구자석은, 예컨대, 원호 자석, 막대 자석(bar magnet) 등을 포함하는 어떤 적당한 자석이어도 된다. 또한, 자석은 로터코어(예컨대, 로터코어의 자석 슬롯 내)에 배치되고 또 로터의 전 길이(즉, 로터의 전체 적층 높이)에 걸쳐 뻗어도 된다. 이와 달리, 자석은 로터의 전 길이에 걸쳐 뻗어 있지 않아도 된다. 또한, 비록 도면에는 매립형 자석(embedded magnet)이 나타나 있지만, 예를 들면, 표면 실장 자석(surface mount magnet)을 포함한 다른 적당한 자석이 채용되어도 된다.

상술한 실시예들은 묘사와 설명의 목적으로 제공되었다. 본 발명을 규명하거나 제한하려는 의도가 아니다. 특정 실시예의 개개의 구성요소 또는 특징은 일반적으로, 그 특정 실시예로 제한되는 것은 아니며, 비록 특별히 도시되거나 설명되지 않을지라도, 어디에나 적용가능하고, 교환가능하며 또한 선정된 실시예에 사용될 수 있다. 또한 마찬가지로 많은 방식으로 변경되어도 된다. 이러한 변경은 본 발명으로부터 벗어난 것으로 고려되지 않으며, 또한 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

발전기계로서:
로터코어(a rotor core) 및 상기 로터코어에 배치되고 또한 복수의 로터 극들(rotor poles)을 형성하는 복수의 영구자석들을 포함하며, 상기 복수의 영구자석들은 복수의 자석 세트들(magnet sets)로 배치되고, 각각의 자석 세트는 상기 복수의 영구자석들 중 하나 이상을 포함하며, 상기 로터코어는 원통면(a cylindrical periphery), 중심축(a central axis), 상기 영구자석들의 단부들에 인접하여 배치된 복수의 단부 슬롯들(end slots) 및 상기 로터코어를 관통하여 뻗은 복수의 슬릿들(slits)을 갖고, 상기 복수의 슬릿들의 각각은 상기 자석 세트들 중 하나와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이에 방사상으로 배치된 로터(rotor); 및
상기 로터의 둘레에 배치되고 또한 복수의 치형들(teeth)을 포함하며, 각각의 치형은 상기 로터코어의 상기 원통면과 마주보는 치면(a tooth surface)을 포함하고, 각각의 상기 치형의 상기 치면은 상기 로터코어의 상기 원통면에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 내측부(inner portion), 및 상기 치면의 상기 내측부의 마주보는 측들(opposing sides)에 배치된 경사부들(beveled portions)을 포함한 스테이터(a stator)를 포함하여 구성되며;
상기 복수의 영구자석들 중 적어도 2개의 영구자석들과 상기 복수의 치형들 중 적어도 하나의 치형이 C ≤ T 를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, C는 상기 중심축에 대한 상기 적어도 2개의 영구자석의 외측부들(outer portions) 사이의 각도이고, T는 상기 중심축에 대한 치형의 상기 치면의 마주보는 측들 사이의 각도이며, 상기 치면의 각각의 경사부와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이의 공극(an air gap)이 상기 치면의 상기 내측부와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이의 공극보다 크고;
상기 적어도 2개의 영구자석들, 상기 복수의 단부 슬롯들 중 적어도 2개의 단부 슬롯들, 및 상기 적어도 하나의 치형이 D ≥ T+G-180 을 충족시키도록 구성되고,
여기서, D는 상기 중심축에 대한 상기 2개의 단부 슬롯들 사이의 각도이고, G는 하나의 영구자석의 일측을 따라 뻗은 라인(line)과 상기 다른 영구자석의 일측을 따라 뻗은 라인의 교선(intersection)에 의해 규정되는 각도인,
발전기계.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 슬릿들은 상기 자석 세트들 중 하나와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이에 방사상으로 배치된 적어도 2개의 슬릿들을 포함하며, 상기 적어도 2개의 슬릿들과 상기 복수의 치형들 중 적어도 하나의 치형이 B ≥ A ≥ 90/P 를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, A는 상기 로터코어의 상기 중심축에 대한 상기 적어도 2개의 슬릿들 사이의 각도이고, B는 상기 치면의 상기 내측부의 상기 마주보는 측들에 배치된 상기 경사부들 사이의 각도이며, P는 상기 로터의 로터 극들의 수인, 발전기계.
삭제
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 2개의 영구자석들, 상기 2개의 단부 슬롯들, 및 상기 복수의 치형들 중 상기 적어도 하나의 치형이 D ≥ C ≥ B+G-180 을 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, C는 상기 중심축에 대한 상기 2개의 영구자석들의 외측부들 사이의 각도인, 발전기계.
청구항 4에 있어서,
상기 로터코어는 상기 2개의 영구자석들 사이에 배치된 브리지(a bridge)를 포함하는, 발전기계.
청구항 4에 있어서,
상기 로터코어는 각각의 단부 슬롯과 각각의 영구자석 사이에 배치된 브리지를 포함하는, 발전기계.
삭제
청구항 2에 있어서,
상기 적어도 2개의 슬릿들의 각각의 슬릿은 종방향 축(an longitudinal axis)을 가지며, 상기 적어도 2개의 슬릿들이 180 > F ≥ 600/P 를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, F는 하나의 슬릿의 상기 종방향 축을 따라 뻗은 라인과 다른 슬릿의 상기 종방향 축을 따라 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도인, 발전기계.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 복수의 슬릿들은 상기 로터의 반경방향 축(a radial axis)에 대해 평행하게 뻗은 하나 이상의 슬릿들을 포함하는, 발전기계.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 복수의 슬릿들은 상기 자석 세트들 중 하나와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이에 방사상으로 배치된 하나 이상의 각진 슬릿들(angled slits)을 포함하는, 발전기계.
청구항 1 또는 2의 발전기계를 포함하여 구성되는, 컴프레서.
발전기계로서:
로터코어 및 상기 로터코어에 배치되고 또한 복수의 로터 극들을 형성하는 복수의 영구자석들을 포함하며, 상기 복수의 영구자석들은 복수의 자석 세트들로 배치되고, 각각의 자석 세트는 상기 복수의 영구자석들 중 적어도 2개의 영구자석들을 포함하며, 상기 로터코어는 원통면, 중심축, 상기 영구자석들의 단부에 인접하여 배치된 복수의 단부 슬롯들, 및 상기 로터코어를 관통하여 뻗은 복수의 슬릿들을 가지며, 상기 복수의 슬릿들의 각각은 종방향 축을 포함하고, 또한 상기 자석 세트들 중 하나와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이에 방사상으로 배치된 로터; 및
상기 로터의 둘레에 배치되고 또한 복수의 치형들을 포함하며, 각각의 치형은 상기 로터코어의 상기 원통면과 마주보는 치면을 포함하고, 상기 치면은 상기 로터코어의 상기 원통면에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 내측부, 및 상기 치면의 상기 내측부의 마주보는 측들에 배치된 경사부들을 포함한 스테이터를 포함하여 구성되며;
상기 적어도 2개의 영구자석들, 상기 적어도 2개의 영구자석들에 인접한 복수의 단부 슬롯들 중 적어도 2개의 단부 슬롯들, 및 상기 복수의 치형들 중 상기 적어도 하나의 치형이 D ≥ T+G-180 을 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, D는 상기 중심축에 대한 상기 2개의 단부 슬롯들 사이의 각도이고, T는 상기 중심축에 대한 치형의 상기 치면의 마주보는 측들 사이의 각도이며, G는 하나의 영구자석의 일측을 따라 뻗은 라인과 상기 다른 영구자석의 일측을 따라 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도이고;
상기 치면의 각각의 경사부와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이의 공극이 상기 치면의 상기 내측부와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이의 공극보다 크고, 상기 복수의 슬릿들 중 적어도 2개의 슬릿들이 180 > F ≥ 600/P를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, F는 하나의 슬릿의 종방향 축을 따라 뻗은 라인과 다른 슬릿의 종방향 축을 따라 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도이고, P는 상기 로터의 로터 극들의 수인, 발전기계.
삭제
청구항 12에 있어서,
상기 하나 이상의 영구자석들, 상기 2개의 단부 슬롯들, 및 상기 복수의 치형들 중 상기 적어도 하나의 치형이 D ≥ C ≥ B+G-180 을 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, C는 상기 중심축에 대한 상기 2개의 영구자석들의 외측부들 사이의 각도인, 발전기계.
청구항 12 또는 14에 있어서,
상기 적어도 2개의 슬릿들 및 상기 복수의 치형들 중 상기 적어도 하나의 치형이 B ≥ A ≥ 90/P 를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, A는 상기 로터코어의 상기 중심축에 대한 상기 적어도 2개의 슬릿들 사이의 각도이고, B는 상기 치면의 상기 내측부의 상기 마주보는 측들에 배치된 상기 경사부들 사이의 각도이며, P는 상기 로터의 로터 극들의 수인, 발전기계.
발전기계로서:
로터코어 및 상기 로터코어에 배치되고 또한 복수의 로터 극들을 형성하는 복수의 영구자석들을 포함하며, 상기 복수의 영구자석들은 복수의 자석 세트들로 배치되고, 각각의 자석 세트는 상기 복수의 영구자석들 중 적어도 하나의 영구자석을 포함하며, 상기 적어도 하나의 영구자석은 마주보는 측들을 갖고, 상기 로터코어는 원통면, 중심축, 상기 로터코어를 관통하여 뻗은 복수의 슬릿들, 및 상기 영구자석의 상기 마주보는 측들에 인접하는 2개의 단부 슬롯들을 가지며, 상기 복수의 슬릿들의 각각은 상기 자석 세트들 중 하나와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이에 방사상으로 배치된 로터; 및
상기 로터의 둘레에 배치되고 또한 복수의 치형들을 포함하며, 각각의 치형은 상기 로터코어의 상기 원통면과 마주보는 치면을 포함하고, 상기 치면은 상기 로터코어의 상기 원통면에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 내측부, 및 상기 치면의 상기 내측부의 마주보는 측들에 배치된 경사부들을 포함한 스테이터를 포함하여 구성되며;
상기 치면의 각각의 경사부와 상기 로터코어의 원통면 사이의 공극이 상기 치면의 상기 내측부와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이의 공극보다 크고;
상기 영구자석, 상기 단부 슬롯들, 및 상기 복수의 치형들 중 상기 적어도 하나의 치형이 D ≥ T+G-180 을 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, D는 상기 중심축에 대한 상기 2개의 단부 슬롯들 사이의 각도이고, T는 상기 중심축에 대한 치형의 상기 치면의 마주보는 측들 사이의 각도이며, G는 상기 영구자석의 하나의 마주보는 측으로부터 뻗은 라인과 상기 영구자석의 다른 마주보는 측으로부터 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도인, 발전기계.
청구항 16에 있어서,
상기 복수의 슬릿들은 각각 종방향 축을 포함하며, 적어도 2개의 슬릿들이 180 > F ≥ 600/P 를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, F는 하나의 슬릿의 상기 종방향 축을 따라 뻗은 라인과 다른 슬릿의 상기 종방향 축을 따라 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도인, 발전기계.
청구항 16 또는 17에 있어서,
상기 복수의 슬릿들은 상기 자석 세트들 중 하나와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이에 방사상으로 배치된 적어도 2개의 슬릿들을 포함하고, 상기 적어도 2개의 슬릿들과 상기 복수의 치형들 중 상기 적어도 하나의 치형이 B ≥ A ≥ 90/P 를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, A는 상기 로터코어의 상기 중심축에 대한 상기 적어도 2개의 슬릿들 사이의 각도이고, B는 상기 치면의 상기 내측부의 상기 마주보는 측들에 배치된 상기 경사부들 사이의 각도이며, P는 상기 로터의 로터 극들의 수인, 발전기계.
발전기계로서:
로터코어(a rotor core) 및 상기 로터코어에 배치되고 또한 복수의 로터 극들(rotor poles)을 형성하는 복수의 영구자석들을 포함하며, 상기 복수의 영구자석들은 복수의 자석 세트들(magnet sets)로 배치되고, 각각의 자석 세트는 상기 복수의 영구자석들 중 하나 이상을 포함하며, 상기 로터코어는 원통면(a cylindrical periphery), 중심축(a central axis), 상기 영구자석들의 단부들에 인접하여 배치된 복수의 단부 슬롯들(end slots) 및 상기 로터코어를 관통하여 뻗은 복수의 슬릿들(slits)을 갖고, 상기 복수의 슬릿들의 각각은 상기 자석 세트들 중 하나와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이에 방사상으로 배치된 로터(rotor); 및
상기 로터의 둘레에 배치되고 또한 복수의 치형들(teeth)을 포함하며, 각각의 치형은 상기 로터코어의 상기 원통면과 마주보는 치면(a tooth surface)을 포함하고, 각각의 상기 치형의 상기 치면은 상기 로터코어의 상기 원통면에 대해 실질적으로 평행하게 뻗은 내측부(inner portion), 및 상기 치면의 상기 내측부의 마주보는 측들(opposing sides)에 배치된 경사부들(beveled portions)을 포함한 스테이터(a stator)를 포함하여 구성되며;
상기 복수의 영구자석들 중 적어도 하나의 영구자석과 상기 복수의 치형들 중 적어도 하나의 치형이 C ≤ T 를 충족시키도록 구성되어 있고, 여기서, C는 상기 중심축에 대한 상기 적어도 하나의 영구자석의 외측부들(outer portions) 사이의 각도이고, T는 상기 중심축에 대한 치형의 상기 치면의 마주보는 측들 사이의 각도이며, 상기 치면의 각각의 경사부와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이의 공극(an air gap)이 상기 치면의 상기 내측부와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이의 공극보다 크고;
상기 하나의 영구자석은 마주보는 측들을 포함하고, 상기 영구자석의 상기 마주보는 측들에 인접한 복수의 단부 슬롯 중 적어도 2개의 단부 슬롯들 및 상기 적어도 하나의 치형이 D ≥ T+G-180 을 충족시키도록 구성되고,
여기서, D는 상기 중심축에 대한 상기 2개의 단부 슬롯들 사이의 각도이고, G는 하나의 영구자석의 일측을 따라 뻗은 라인(line)과 상기 다른 영구자석의 일측을 따라 뻗은 라인의 교선(intersection)에 의해 규정되는 각도인,
발전기계.
청구항 19에 있어서,
상기 복수의 슬릿들은 상기 자석 세트들 중 하나와 상기 로터코어의 상기 원통면 사이에 방사상으로 배치된 적어도 2개의 슬릿들을 포함하며, 상기 적어도 2개의 슬릿들과 상기 복수의 치형들 중 적어도 하나의 치형이 B ≥ A ≥ 90/P 를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, A는 상기 로터코어의 상기 중심축에 대한 상기 적어도 2개의 슬릿들 사이의 각도이고, B는 상기 치면의 상기 내측부의 상기 마주보는 측들에 배치된 상기 경사부들 사이의 각도이며, P는 상기 로터의 로터 극들의 수인, 발전기계.
청구항 20에 있어서,
상기 적어도 2개의 슬릿들의 각각의 슬릿은 종방향 축(an longitudinal axis)을 가지며, 상기 적어도 2개의 슬릿들이 180 > F ≥ 600/P 를 충족시키도록 구성되어 있고,
여기서, F는 하나의 슬릿의 상기 종방향 축을 따라 뻗은 라인과 다른 슬릿의 상기 종방향 축을 따라 뻗은 라인의 교선에 의해 규정되는 각도인, 발전기계.
청구항 19 내지 21 중 어느 한 항의 발전기계를 포함하여 구성되는 컴프레서.