KR102275578B1

KR102275578B1 - 자성 유체 모터

Info

Publication number: KR102275578B1
Application number: KR1020140087224A
Authority: KR
Inventors: 데틀로프 숀
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2013-09-15
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2021-07-09
Also published as: KR20150032157A; JP2015057938A; US20150076960A1; US9543818B2; CN104467357A; EP2849322A2; CA2855332C; EP2849322A3; EP2849322B1; CN104467357B; BR102014022253A2; CA2855332A1

Abstract

자성 유체 전기 모터와 방법이 제시된다. 자기장은 전자석에 의해 생성되고, 자성 유체의 흐름은 자기장에 응답하여 유도되며, 터빈은 자성 유체의 흐름에 의해 회전된다.

Description

자성 유체 모터 {FERRO FLUID MOTOR}

본 발명의 실시예는 일반적으로 전기 모터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예는 자성 유체를 포함하는 전기 모터에 관한 것이다.

자성 유체는 일반적으로 자기장(magnetic field)의 존재 하에서 자화되는 액체를 포함하고 있다. 자성 유체는 일반적으로 캐리어 유체(carrier fluid, 운반 유체) 내에 부유된 강자성(ferromagnetic) 또는 준강자성(ferrimagnetic, 페리자성) 입자의 콜로이드 혼합물이다. 캐리어 유체는, 제한 없이, 유기 용매, 물 또는 다른 적절한 유체를 포함할 수 있다. 자성 유체의 입자는 응집(clumping)을 억제하기 위해 입자를 코팅하는 계면 활성제(surfactant)로 코팅되어 있다. 자성 유체는 자기장에 의해 조작될 수 있지만, 일반적으로는 자기장이 없이는 자화를 유지하지 않는다.

US

6318531

B1

본 발명은 자성 유체 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

자성 유체 모터 및 방법이 제시된다. 자기장은 전자석에 의해 생성되고, 자성 유체의 흐름은 자기장에 응답하여 유도되며, 터빈은 자성 유체의 흐름에 의해 회전된다.

이와 같이, 전기 자성 유체 모터는 회전하는 자성 유체만을 사용하여 회전 운동을 제공한다. 자성 유체 모터는 강자성 유체에 회전 운동을 부여하기 위해 회전하는 전자기장을 이용하여 회전 운동을 제공한다. 강자성 유체의 회전 관성은 출력 샤프트(output shaft)에 전달된다. 이것은, 유일한 가동부(moving part)가 강자성 유체인 자성 유체 모터의 출력에 인가되는 토크를 고려할 것이다.

일 실시예에서는, 자기장은 제1 전자석에 의해 생성되고, 자성 유체의 흐름은 자기장에 응답하여 유도되며, 터빈은 자성 유체의 흐름에 의해 회전된다.

다른 실시예에서는, 자성 유체 전기 모터는 자성 유체, 함유 용량(contained volume), 적어도 하나의 활성 전자석 고정자 및 터빈을 포함하고 있다. 자성 유체는 유도된 자기장에 응답하여 흐르도록 구성되어 있다. 함유 용량은 자성 유체의 흐름을 함유하도록 구성되어 있다. 적어도 하나의 활성 전자석 고정자는 유도되는 자기장을 생성하도록 구성되고, 터빈은 자성 유체의 흐름에 응답하여 회전하도록 구성되어 있다.

또 다른 실시예에서는, 자성 유체 전기 모터를 제조하는 방법은 유도된 자기장에 응답하여 흐르도록 자성 유체를 구성하고, 자성 유체의 흐름을 함유하도록 함유 용량을 구성한다. 이 방법은 또한, 유도된 자기장을 생성하도록 자성 유체와 접촉하고 있는 적어도 하나의 활성 전자석을 구성하고; 자성 유체의 흐름에 응답하여 회전하도록 터빈을 구성한다.

이 개요는, 상세한 설명에서 아래에 더 설명되는 간단화된 형식으로 개념의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 이 개요는, 특허청구범위에 기재된 주제의 주요 특징 또는 본질적인 특징을 확인하기 위한 것이 아니라, 특허청구범위에 기재된 주제의 범위를 결정하는 것을 돕는 데 사용하기 위한 것이다.

더욱이, 본 발명은 다음 조항(clause)에 따른 실시예를 포함한다:

조항 1. 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은:

제1 전자석에 의해 자기장을 생성하는 단계;

자기장에 응답하여 자성 유체의 흐름을 유도하는 단계; 및

자성 유체의 흐름에 의해 터빈을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

조항 2. 자성 유체의 흐름에 직각으로 자기장을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 1의 방법.

조항 3. 수동 고정자에 자기장을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 1의 방법.

조항 4. 제2 전자석에 의해 자기장을 생성하는 단계; 및

제2 전자석에 의해 생성되는 자기장에 응답하여 더 자성 유체의 흐름을 유도하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 1의 방법.

조항 5. 터빈의 회전에 응답하여 출력 샤프트를 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 1의 방법.

조항 6. 함유 용량에 자성 유체의 흐름과 터빈을 함유하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 1의 방법.

조항 7. 자성 유체의 흐름의 방향으로 함유 용량 내의 자기장을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 6의 방법.

조항 8. 자성 유체 전기 모터로 랜딩 기어(landing gear, 착륙 장치)를 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 1의 방법.

조항 9. 유도된 자기장에 응답하여 흐르도록 구성된 자성 유체;

자성 유체의 흐름을 함유하도록 구성된 함유 용량;

유도된 자기장을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 활성 전자석; 및

자성 유체의 흐름에 응답하여 회전하도록 구성된 터빈을 구비한 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터.

조항 10. 유도된 자기장은 자성 유체의 흐름에 직각으로 생성되는 것을 특징으로 하는 조항 9의 자성 유체 전기 모터.

조항 11. 유도된 자기장을 수신하도록 구성된 수동 고정자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조항 9의 자성 유체 전기 모터.

조항 12. 터빈의 회전에 응답하여 회전하도록 구성된 출력 샤프트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조항 9의 자성 유체 전기 모터.

조항 13. 적어도 하나의 활성 전자석은 자성 유체의 흐름 방향으로 함유 용량 내의 유도된 자기장을 회전시키도록 구성된 복수의 활성 전자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 조항 9의 자성 유체 전기 모터.

조항 14. 자성 유체는 적어도 하나의 활성 전자석과 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조항 9의 자성 유체 전기 모터.

조항 15. 자성 유체 전기 모터가 랜딩 기어를 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조항 9의 자성 유체 전기 모터.

조항 16. 자성 유체 전기 모터를 제조하는 방법으로서,

유도된 자기장에 응답하여 흐르도록 자성 유체를 구성하는 단계;

자성 유체의 흐름을 함유하도록 함유 용량을 구성하는 단계;

유도된 자기장을 생성하도록 자성 유체와 접촉하고 있는 적어도 하나의 활성 전자석을 구성하는 단계; 및

자성 유체의 흐름에 응답하여 회전하도록 터빈을 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

조항 17. 자성 유체의 흐름에 직각으로 유도된 자기장을 생성하도록 적어도 하나의 활성 전자석을 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 16의 방법.

조항 18. 유도된 자기장을 수신하도록 수동 고정자를 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 16의 방법.

조항 19. 터빈의 회전에 응답하여 회전하도록 출력 샤프트를 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조항 16의 방법.

조항 20. 자성 유체 흐름의 방향으로 함유 용량 내의 유도된 자기장을 회전시키도록 적어도 하나의 활성 전자석을 구성하는 단계를 더 포함하되, 적어도 하나의 활성 전자석이 복수의 활성 전자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 조항 16의 방법.

본 발명의 실시예의 보다 완전한 이해는, 동일한 참조번호가 도면을 통해 유사한 요소를 나타내는 다음의 도면과 함께 고려되는 경우에 상세한 설명 및 특허청구범위를 참조함으로써 얻어질 수 있다. 이들 도면은 본 발명의 폭, 범위, 규모, 또는 적용가능성을 제한하지 않고 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해 제공된다. 이들 도면은 반드시 일정한 비율로 만들어지지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 자성 유체 모터를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 자성 유체 모터의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 자성 유체 모터의 3상 활성 고정자를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 자성 유체의 전기 모터를 작동시키기 위한 처리를 나타내는 예시적인 플로우차트 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 자성 유체의 전기 모터 제조 방법을 나타내는 예시적인 플로우차트 도면이다.
본 발명에 나타낸 각 도면은 제시된 실시예의 양상(aspect)의 변형을 나타내고 있는바, 차이점만을 상세히 설명하기로 한다.

다음의 상세한 설명은 본질적으로 예시이고, 본 발명 또는 본 발명의 실시예의 응용 및 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다. 특정 장치, 기술 및 응용의 설명은 예로서만 제공된다. 본 명세서에 기재된 예에 대한 변형은 당업자에게 쉽게 명백하게 될 것이고, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 다른 예 및 응용에 적용할 수 있다. 더욱이, 전술한 분야, 배경, 개요 또는 다음의 상세한 설명에서 제시되는 임의의 명시적 또는 암시적 이론에 의해 구속되는 것은 전혀 의도하고 있지 않다. 본 발명은 특허청구범위와 일치하는 범위에 따라야 하지만, 본원 명세서에 기재되고 도시된 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예는, 기능 및/또는 논리 블록 부품 및 각종의 처리 단계의 항으로 본 명세서에 기재될 수 있다. 이러한 블록 부품은 지정된 기능을 수행하도록 구성된 임의의 수의 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어 부품에 의해 실현될 수 있음을 이해해야 한다. 간결하게 하기 위해, 전기 모터 및 자성 유체에 관련된 통상의 기술 및 부품은 본 명세서에서는 상세히 설명하지 않기로 한다. 게다가, 당업자라면 본 발명의 실시예가 여러 가지의 구조체와 함께 실시될 수 있다는 점 및 본 명세서에 기재된 실시예가 단지 본 발명의 예시적인 실시예라는 점을 인식할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예는 일부 비제한적인 응용, 즉 항공기 전기 모터의 맥락에서 본 명세서에 기재되어 있다. 그렇지만, 본 발명의 실시예는 그러한 항공기 전기 모터 응용에 한정되지 않고, 본 명세서에 기재된 기술은 또한 다른 응용에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 실시예는 자동차용 전기 모터, 산업용 전기 모터, 선박용 전기 모터, 잠수함용 전기 모터, 우주선용 전기 모터, 소비자 제품 전기 모터 또는 다른 전기 모터 응용에도 적용가능하다.

이 설명을 읽은 후 당업자에게 명백하게 되는 바와 같이, 다음의 것은 본 발명의 예 및 실시예인 바, 이들 실시예에 따라 작동하는 것에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예가 이용될 수 있으며, 구조적 변경은 본 발명의 예시적인 실시예의 범위로부터 벗어나지 않고 행해질 수 있다.

표준 전기 모터는, 에너지 손실을 일으킬 수 있는 고정자(stator)와 회전자(rotor) 사이의 간극(gap)을 가로 지르는 힘을 부여한다. 통상의 전기 모터와는 대조적으로, 본 발명의 실시예는 출력 샤프트의 회전을 발생시키기 위해 자성 유체 자체를 회전시키도록 구성된 자성 유체 전기 모터를 제공한다. 실시예는 본질적으로 동작하고 있을 때에 활성 고정자 코일과 유체 사이에 제로 간극을 허용하는 활성 고정자 코일에 의해 생성되는 자성 유체의 전자기장의 영향에 의해 발생되는 압력을 이용하여 출력 샤프트의 회전 운동을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 자성 유체 전기 모터(100)의 도면이다. 자성 유체 전기 모터(100)는, 활성 전자석 고정자(102), 수동 고정자(104), 터빈(106), 함유 용량(contained volume; 108), 출력 샤프트(110), 강자성 유체(ferromagnetic fluid; 112) 및 자기 차폐 하우징(126)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재된 자성 유체 전기 모터(100)는 출력 샤프트(110)의 회전을 발생시키기 위해 강자성 유체(112)를 회전시키도록 구성되어 있다.

자성 유체 전기 모터(100)는, 예측가능한 신뢰성에 대해 간단하고, 다양한 응용을 위해 구동 모터로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 자성 유체 전기 모터(100)는 유도(taxi) 중에 연료를 절약하기 위한 항공기 상의 랜딩 기어 구동 모터, 액츄에이터, 또는 다른 응용으로서 사용될 수 있다.

자성 유체 전기 모터(100)는 강자성 유체(112)에 회전 운동을 부여하도록 회전하는 전자기장을 이용하여 회전 운동을 제공하도록 구성되어 있다. 강자성 유체(112)의 회전 관성은 출력 샤프트(110)에 전달된다. 이것은, 가동부(moving part)만이 강자성 유체(112)인 자성 유체 모터(100)의 출력에 인가되는 토크(116)를 고려할 것이다.

활성 전자석 고정자(102)는 강자성 유체(112)를 흐르도록(114) 유도된 전자기장(120; 도 2)을 생성하도록 구성되어 있다. 유도된 전자기장(120)은 강자성 유체(112)의 흐름(114)에 대해 다른 각도(210; 도 2)에서 생성될 수 있다. 이 각도(210)는 예를 들어 제한 없이 직각(90도) 또는 다른 적절한 각도를 포함할 수 있다. 활성 전자석 고정자(102)는 강자성 유체(112)와 수동 고정자(104)를 통해 활성 고정자 코일(124)을 매개로 해서 유도된 전자기장(120)과 같은 회전 자기장을 생성한다. 유도된 전자기장(120)은 터빈(106)에 압력을 가하는 강자성 유체(112)의 (강자성 또는 준강자성) 입자에 전자기력을 부여한다. 그런 다음에, 강자성 유체(112)는 출력 샤프트(110)에 연결된 터빈(106)이 회전하도록 하는 기계적인 힘을 터빈(106)에 부여한다.

활성 전자석 고정자(102)는 강자성 유체(112)의 흐름(114)의 방향으로 함유 용량(108) 내의 유도된 전자기장(120)을 각각 회전시키도록 구성된 복수의 전자석 124/212(도 2) 및 302(도 3)를 포함할 수 있다. 활성 전자석 고정자(102)의 전자석 124/212/302는 출력 샤프트(110) 주위의 원형 회전으로 전자석 124/212/302의 각각으로부터 유도된 전자기장(120)을 이동(회전)시키도록 제어될 수 있다. 유도된 전자기장(120)의 원형 회전은 원형 회전의 방향, 즉 흐름(114)의 방향으로 출력 샤프트(110) 주위를 흐르도록 강자성 유체(112)를 (예를 들어 자석으로 밀거나 및/또는 끌어당김으로써) 전자기적으로 압박(강요)한다.

수동 고정자(104)는 유도된 전자기장(120)을 수신하도록 구성되어 있다. 수동 고정자(104)는 수동 고정자(104)와 활성 고정자 백 아이언(active stator back iron; 202) 사이에 유도된 전자기장(120)을 함유하도록 구성되어 있다.

터빈(106)은 출력 샤프트(110)에 연결되어 있고, 상술한 바와 같이 강자성 유체(112)의 흐름(114)로부터 부여되는 기계적인 힘에 응답하여 회전하도록 구성되어 있다.

함유 용량(108)은 활성 전자석 고정자(102)와 수동 고정자(104) 사이에 배치된 용량(volume)을 포함하고 있고, 강자성 유체(112), 강자성 유체(112)의 흐름(114), 및 터빈(106)을 함유하고 있다. 함유 용량(108)은, 실질적으로 활성 전자석 고정자(102), 수동 고정자(104), 자기 차폐 하우징(126) 및 출력 샤프트(110)에 둘러싸이거나 및/또는 함유될 수 있다.

출력 샤프트(110)는 터빈(106)의 회전에 응답하여 회전하도록 구성되어 있다. 출력 샤프트(110)는, 강자성 유체(112)가 누설되는 것을 방지하기 위해 축 밀봉(130)을 통해 자기 차폐 하우징(126)으로부터 돌출하고 있다.

강자성 유체(112; 자성 유체(112))는 유도된 전자기장(120)에 응답하여 흐르도록(114) 구성되어 있다. 강자성 유체(112)는 강자성 유체(112)에 유도된 전자기장(120)의 영향에 의해 발생되고 활성 고정자 코일 124/212에 의해 발생된 압력을 사용하여 출력 샤프트(110)의 회전 운동을 제공한다. 이와 같이, 반응하고 있을 때에 활성 고정자 코일 124/212와 강자성 유체(112) 사이에는 근본적으로 제로 간극이 존재한다. 강자성 유체(112)는, 예를 들어 제한 없이 유체 내에 부유된 강자성 또는 준강자성 입자의 콜로이드 혼합물, 유체 및 강자성 또는 준강자성 입자의 혼합물, 유체 및 강자성 또는 준강자성 입자의 슬러리 또는 다른 적절한 강자성 유체를 포함할 수 있다.

강자성 유체(112)는, 예를 들어 제한 없이 나노사이즈(nano-size)의 철 입자, 나노사이즈의 구리 입자, 그 조합, 또는 다른 강자성 또는 준강자성 입자를 포함할 수 있다. 강자성 유체(112)는, 예를 들어 제한 없이 캐리어 유체, 유기 용매, 물 또는 다른 적절한 유체를 포함할 수 있다. 강자성 유체(112)는, 제한 없이 올레인산(oleic acid), 수산화 테트라 메틸 암모늄(tetramethylammonium hydroxide), 구연산(citric acid), 소이 레시틴(soy lecithin), 또는 다른 계면 활성제 등과 같은 입자를 코팅하기 위해 계면 활성제를 포함할 수 있다.

자기 차폐 하우징(126)은 함유 용량(108), 강자성 유체(112) 및 터빈(106)을 수용하도록 구성되어 있다. 자기 차폐 하우징(126)은 전자석 124/212/302에 결합되어 있다. 자기 차폐 하우징(126)은 이 자기 차폐 하우징(126) 내에 자기장을 함유하도록 구성되어 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 AA 선(118)에 따라 절단한 도 1의 자성 유체 전기 모터(100)의 단면도(200)를 나타내는 도면이다. 단면도(200)는 활성 전자석 고정자(102), 수동 고정자(104), 터빈(106), 출력 샤프트(110), 샤프트 밀봉(130), 활성 고정자 백 아이언(202), 활성 고정자 코일(124; 전자석(124)), 활성 고정자 코일(212; 전자석(212)) 및 베어링(206)을 나타낸다. 도 2는 도 1에 나타낸 실시예와 유사한 기능, 재료 및 구조를 가질 수 있다. 따라서, 여기에서는 공통의 특징, 기능 및 요소는 중복해서 설명하지 않기로 한다.

활성 고정자 백 아이언(202)은, 전자석(124) 및 전자석(212)에 전류가 인가된 때 수동 고정자(104)와 활성 고정자 백 아이언(202) 사이에 유도된 전자기장(120)을 함유하도록 구성되어 있다.

베어링(206)은 출력 샤프트(110)와 터빈(106) 및 활성 전자석 고정자(102) 사이의 상대적인 운동을 허용하도록 구성되어 있다.

전자석(124) 및 전자석(212)은 자성 유체 전기 모터(100)의 출력 샤프트(110)의 내부 단부(214)에 결합되어 있다.

전자기장(120)는 전자석(124) 및 전자석(212)에 의해 각각 생성된다. 전자기장(120)은 강자성 유체(112)의 흐름(114)을 유도하기 위해 전자석(124) 및 전자석(212)과 접촉하고 있는 강자성 유체(112)에만 회전 운동을 발생시킨다. 전자기장(120)은 또한 강자성 유체(112)의 흐름(114)을 유도하기 위해 전자석(124) 및 전자석(212)의 전자기장(120) 내의 강자성 유체(112)에 회전 운동을 발생시킬 수 있다. 강자성 유체(112)의 흐름(114; 도 1)의 회전 운동은 터빈(106)에 의해 자성 유체 전기 모터(100)의 출력 샤프트(110)의 외부 단부(216)로 전달된다. 터빈(106)은 출력 샤프트(110)의 외부 단부(216)에 결합되고, 강자성 유체(112)와 접촉함으로써, 강자성 유체(112)의 흐름(114)에 따라 회전한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 활성 전자석 고정자(102)로서 사용될 수 있는 도 1의 자성 유체 전기 모터(100)의 예시적인 3상 활성 고정자(300)의 도면이다. 3상 활성 고정자(300)는 활성 고정자 백 아이언(202; 도 2), 이 활성 고정자 백 아이언(202) 위에 배치된 위상 A 코일(124), 위상 B 코일(212) 및 위상 C 코일(302)을 포함하고 있다.

코일 124/212/302는 인접한 코일이다. 전기가 코일 124/212/302를 통해 흐를 때 전자석이 만들어진다. 따라서, 코일 124/212/302는 또한 전자석 124/212/302로서도 언급될 수 있다. 전기가 전자석 124/212/302를 통과할 때, 유도된 전자기장(120; 도 2)이 전자석 124/202/302 주위에 발생된다. 위상 A 코일(124), 위상 B 코일(212), 위상 C 코일(302), 코일 124/212/302, 전자석 124/212/302는 이 문서에서는 교환가능하게 사용될 수 있다.

유도된 전자기장(120)은 전자석 124/212/302에 의해 생성되어 이 전자기장(120)에 응답하여 자성 유체(112)의 흐름(114)을 유도한다. 유도된 전자기장 및 전자기장은 이 문서에서 교환가능하게 사용될 수 있다. 마찬가지로, 자성 유체 및 강자성 유체는 이 문서에서 교환가능하게 사용될 수 있다. 자성 유체 전기 모터(100)의 작동에 적합한 임의의 수의 전자석이 사용될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 프로세스를 나타내는 예시적인 플로우차트 도면이다. 프로세스(400)와 관련하여 수행되는 각종 작업은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 그 조합에 의해 기계적으로 수행될 수 있다. 예시 목적을 위해, 프로세스(400)의 다음의 설명은 도 1 내지 도 3과 관련하여 상술한 요소를 참조할 수 있다. 일부의 실시예에서, 프로세스(400)의 부분들은 활성 전자석 고정자(102), 수동 고정자(104), 터빈(106), 출력 샤프트(110), 함유 용량(108), 강자성 유체(112), 자기 차폐 하우징(126) 등과 같은 자성 유체 전기 모터(100)의 다른 요소에 의해 수행될 수 있다. 프로세스(400)는 도 1 내지 도 3에 나타낸 실시예와 유사한 기능, 재료 및 구조를 가질 수 있다. 따라서, 여기에서는 공통의 특징, 기능 및 요소는 중복해서 설명하지 않기로 한다.

프로세스(400)는 전자석(124)과 같은 제1 전자석에 의해 유도된 전자기장(120)과 같은 자기장을 생성함으로써 시작될 수 있다(작업 402).

프로세스(400)는 자기장(120)에 응답하여 이러한 자성 유체(112)와 같은 자성 유체의 흐름(114)과 같은 흐름을 유도함으로써 계속될 수 있다(작업 404).

프로세스(400)는 자성 유체(112)의 흐름(114)에 따라 터빈(106)과 같은 터빈을 회전시킴으로써 계속될 수 있다(작업 406).

프로세스(400)는 자성 유체(112)의 흐름(114)에 직각으로 자기장(120)을 생성함으로써 계속될 수 있다(작업 408).

프로세스(400)는 수동 고정자(104)와 같은 수동 고정자에 자기장(120)을 수신함으로써 계속될 수 있다(작업 410).

프로세스(400)는 전자석(212)과 같은 제2 전자석에 의해 자기장(120)을 생성함으로써 계속될 수 있다(작업 412).

프로세스(400)는 제2 전자석(212)에 의해 생성되는 자기장(120)에 응답하여 더 자성 유체(112)의 흐름(114)을 유도함으로써 계속될 수 있다(작업 414).

프로세스(400)는 터빈(106)의 회전에 응답하여 출력 샤프트(110)와 같은 출력 샤프트를 회전시킴으로써 계속될 수 있다(작업 416).

프로세스(400)는 함유 용량(108)과 같은 함유 용량 내에 자성 유체(112)의 흐름(114) 및 터빈(106)을 함유함으로써 계속될 수 있다(작업 418).

프로세스(400)는 자성 유체(112)의 흐름(114)의 방향으로 함유 용량(108) 내의 자기장(120)을 회전시킴으로써 계속될 수 있다(작업 420).

프로세스(400)는 자성 유체 전기 모터(100)로 랜딩 기어를 구동함으로써 계속될 수 있다(작업 422). 랜딩 기어는 항공기 랜딩 기어를 포함할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 자성 유체 전기 모터(100)의 제조를 위한 프로세스(500)를 나타내는 예시적인 플로우차트 도면이다. 프로세스(500)와 관련하여 수행되는 각종 작업은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 그 조합에 의해 기계적으로 수행될 수 있다. 예시적인 목적으로, 프로세스(500)의 다음의 설명은 도 1 내지 도 3과 관련하여 상술한 요소를 참조할 수 있다. 일부의 실시예에서, 프로세스(500)의 부분들은 활성 전자석 고정자(102), 수동 고정자(104), 터빈(106), 출력 샤프트(110), 함유 용량(108), 강자성 유체(112), 자기 차폐 하우징(126) 등과 같은 자성 유체 전기 모터(100)의 다른 요소에 의해 수행될 수 있다. 프로세스(500)는 도 1 내지 도 3에 나타낸 실시예와 유사한 기능, 재료 및 구조를 가질 수 있다. 따라서, 여기에서는 공통의 특징, 기능 및 요소는 중복해서 설명하지 않기로 한다.

프로세스(500)는 자기 차폐 하우징(126)과 같은 자기 차폐 하우징에 위상 A 코일(124)과 같은 제1 자기 코일을 결합시킴으로써 시작될 수 있다(작업 502).

프로세스(500)는 자기 코일 124/212/302에 의해 유도된 전자기장(120)과 같은 자기장을 생성함으로써 계속될 수 있다(작업 504).

프로세스(500)는 자기장(120)에 응답하여 자성 유체(112)의 흐름(114)과 같은 흐름을 유도하기 위해 자기 코일 124/212/302와 접촉하고 있는 자성 유체(112)와 같은 자성 유체에만 회전 운동을 발생시킴으로써 계속될 수 있다(작업 506).

프로세스(500)는 출력 샤프트(110)와 같은 출력 샤프트에 자성 유체(112)의 회전 운동을 전달함으로써 계속될 수 있다(작업 508).

프로세스(500)는 수동 고정자(104)와 같은 수동 고정자에 자기장(120)을 수신함으로써 계속될 수 있다(작업 510).

프로세스(500)는 위상 B 코일(212)과 같은 제2 자기 코일에 의해 자기장(120)을 생성함으로써 계속될 수 있다(작업 512).

프로세스(500)는 제2 자기 코일(212)에 의해 생성되는 자기장(120)에 응답하여 더 자성 유체(112)의 흐름(114)을 유도함으로써 계속될 수 있다(작업 514).

프로세스(500)는 수동 고정자(104)에 제2 자기 코일(212)에 의해 생성된 자기장(120)을 수신함으로써 계속될 수 있다(작업 516).

프로세스(500)는 위상 C 코일(302)과 같은 제3 자기 코일에 의해 자기장(120)을 생성함으로써 계속될 수 있다(작업 518).

프로세스(500)는 제3 자기 코일(302)에 의해 생성되는 자기장(120)에 응답하여 더 자성 유체(112)의 흐름(114)을 유도함으로써 계속될 수 있다(작업 520).

프로세스(500)는 수동 고정자(104)에 제3 자기 코일(302)에 의해 생성된 자기장(120)을 수신함으로써 계속될 수 있다(작업 522).

프로세스(500)는 출력 샤프트(110)에 강자성 유체(112)와 접촉하고 있는 터빈(106)과 같은 터빈을 결합함으로써 계속될 수 있다(작업 524).

프로세스(500)는 강자성 유체(112)의 흐름(114)에 따라 터빈(106)을 회전시킴으로써 계속될 수 있다(작업 526).

프로세스(500)는 자성 유체 전기 모터(100)로 랜딩 기어를 구동함으로써 계속될 수 있다(작업 528).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자성 유체 전기 모터(100)의 제조를 위한 프로세스(600)를 나타내는 예시적인 플로우차트 도면이다. 프로세스(600)와 관련하여 수행되는 각종 작업은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 그 조합에 의해 기계적으로 수행될 수 있다. 예시적인 목적을 위해, 프로세스(600)의 다음의 설명은 도 1 내지 도 3과 관련하여 상술한 요소를 참조할 수 있다. 일부의 실시예에서, 프로세스(600)의 부분들은 활성 전자석 고정자(102), 수동 고정자(104), 터빈(106), 출력 샤프트(110), 함유 용량(108), 강자성 유체(112), 자기 차폐 하우징(126) 등과 같은 자성 유체 전기 모터(100)의 다른 요소에 의해 수행될 수 있다. 프로세스(600)는 도 1 내지 도 3에 나타낸 실시예와 유사한 기능, 재료 및 구조를 가질 수 있다. 따라서, 여기에서는 공통의 특징, 기능 및 요소는 중복해서 설명하지 않기로 한다.

프로세스(600)는 유도된 전자기장(120)과 같은 유도된 자기장에 응답하여 흐르도록 자성 유체(112)와 같은 자성 유체를 구성함으로써 시작될 수 있다(작업 602).

프로세스(600)는 자성 유체(112)의 흐름(114)을 함유하도록 함유 용량(108)과 같은 함유 용량을 구성함으로써 계속될 수 있다(작업 604).

프로세스(600)는 유도된 자기장(120)을 생성하도록 자성 유체(112)와 접촉하고 있는 전자석 124/212/302 등과 같은 적어도 하나의 활성 전자석을 구성함으로써 계속될 수 있다(작업 606).

프로세스(600)는 자성 유체(112)의 흐름(114)에 응답하여 회전하도록 터빈(106)과 같은 터빈을 구성함으로써 계속될 수 있다(작업 608).

프로세스(600)는 자성 유체(112)의 흐름(114)에 직각(예를 들어, 90도)으로 유도된 자기장(120)을 생성하도록 적어도 하나의 활성 전자석 124/212/302를 구성함으로써 계속될 수 있다(작업 610).

프로세스(600)는 유도된 자기장(120)을 수신하도록 수동 고정자(104)와 같은 수동 고정자를 구성함으로써 계속될 수 있다(작업 612).

프로세스(600)는 터빈(106)의 회전에 응답하여 회전하도록 출력 샤프트(110)와 같은 출력 샤프트를 구성함으로써 계속될 수 있다(작업 614).

프로세스(600)는 자성 유체(114)의 흐름(114)의 방향과 같은 방향으로 함유 용량(108) 내의 유도된 자기장(120)을 회전시키도록 복수의 활성 전자석 124/212/302로 이루어진 적어도 하나의 활성 전자석 124/212/302를 구성함으로써 계속될 수 있다(작업 616).

이와 같이, 실시예는 자성 유체에 전자기장의 영향에 의해 발생되고 활성 고정자 코일에 의해 발생되는 압력을 사용하여 출력 샤프트의 회전 운동을 제공함으로써, 자성 유체를 유일한 가동부로 하여 활성 고정자 코일과 그것이 반응을 일으키는 유체 사이의 제로 간극을 허용한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예가 위의 설명에서 제시되었지만, 많은 변형이 존재하는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 예시적인 실시예 또는 실시예들은 어떤 방법으로든 주제의 범위, 적용가능성 또는 구성을 한정하는 것은 아니라는 점을 이해해야 한다. 오히려 위의 상세한 설명은 설명되는 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 로드맵을 당업자에게 제공한다. 본 특허출원의 출원 시의 알려진 균등물 및 예측가능한 균등물을 포함하는 특허청구범위에 의해 정의된 범위로부터 벗어나지 않고 요소의 기능 및 구성에 각종의 변화가 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

위의 설명은 함께 "연결되거나" 또는 "결합되는" 요소 또는 노드 또는 특징을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, "연결되는"은 하나의 요소/노드/특징이 반드시 기계적인 것은 아니지만 다른 요소/노드/특징에 직접 접합(또는 다른 요소/노드/특징과 직접 연통)되는 것을 의미한다. 마찬가지로, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, "결합되는"은 하나의 요소/노드/특징이 반드시 기계적인 것은 아니지만 다른 요소/노드/특징에 직접 또는 간접적으로 접합(또는 다른 요소/노드/특징과 직접 또는 간접적으로 연통)되는 것을 의미한다. 따라서, 도 1 내지 도 6은 요소의 예시적인 구성을 나타내고 있지만, 추가적인 중개 요소, 장치, 특징, 또는 부품이 본 발명의 실시예로 존재할 수 있다.

달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 이 문서에 사용되는 용어 및 구문, 그리고 그 변형은 한정하는 것이 아니라 개방형(open ended)으로 해석되어야 한다. 위의 예로서, "포함하다"라는 용어는 "제한 없이 포함하다" 등을 의미하는 것으로 판독되어야 하고, "예시적인"이라는 용어는 배타적이거나 그 리스트를 제한하는 것이 아닌 논의 시의 용어의 예시적인 사례를 제공하기 위해 사용되며, "통상적인", "전통적인", "보통", "표준", "알려진" 등과 같은 형용사와 유사한 의미의 용어들은 주어진 시간 주기에 기재된 용어, 또는 주어진 시간의 것으로서 이용가능한 용어를 제한하는 것으로 해석되어서는 않되고, 대신에 현재 또는 미래의 어느 시점에 이용가능하거나 알려질 수 있는 통상적인, 전통적인, 보통 또는 표준 기술을 포함하는 것으로 판독되어야 한다.

마찬가지로, 접속사 "그리고"로 연결된 항목의 그룹은 그들 항목의 각각 및 모두가 그룹 내에 존재하는 것을 필요로 하는 것으로 판독되어서는 않되고, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한 오히려 "및/또는"으로서 판독되어야 한다. 마찬가지로, 접속사 "또는"으로 연결된 항목의 그룹은 그 그룹 사이에서 상호 배타성을 필요로 하는 것으로 판독되어서는 않되고, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한 오히려 "및/또는"으로서 판독되어야 한다.

더욱이, 본 발명의 항목, 요소 또는 부품은 단수로 기재되거나 청구되어도 좋지만, 단수라는 제한이 명시적으로 기재되지 않는 한 복수가 그 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, "하나 이상", "적어도", "에 한정되지 않지만" 또는 일부의 경우 다른 비슷한 구문과 같은 확장된 단어 및 구문의 존재는, 그러한 확장된 구문이 존재하지 않을 수 있는 경우에 더 좁은 케이스가 의도되거나 필요로 되는 것을 의미하도록 판독되지 않을 것이다. 숫자 또는 범위를 참조할 때의 용어 "약"은 측정시 발생할 수 있는 실험 오차에 기인한 값을 포함하도록 의도된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, "작동가능하다"는 사용되는 것이 가능하다거나, 사용 또는 서비스에 적절하거나 사용 또는 서비스를 준비한다거나, 특정 목적을 위해 사용가능하다거나, 및 본 명세서에 기재된 열거되거나 또는 원하는 기능을 수행할 수 있다는 것을 의미한다. 시스템 및 장치와 관련하여, "작동가능하다"는 용어는 시스템 및/또는 장치가 완벽하게 기능하고 교정하기 위한 요소를 포함하며, 동작될 때 열거된 기능을 수행하도록 적용가능한 작동가능성 요구를 충족시킨다는 것을 의미한다. 시스템 및 회로와 관련하여 "작동가능하다"는 용어는 시스템 및/또는 회로가 완벽하게 기능하고 교정하기 위한 논리를 포함하며, 작동될 때 열거된 기능을 수행하도록 적용가능한 작동가능성 요구를 충족시킨다는 것을 의미한다.

Claims

자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법으로서,
제1 전자석에 의해 자기장을 생성하는 단계;
자기장에 응답하여 자성 유체의 흐름을 유도하는 단계;
수동 고정자에 자기장을 수신하는 단계; 및
자성 유체의 흐름에 의해 출력 샤프트에 연결된 터빈을 회전시키는 단계;를 구비하고,
자성 유체는 상기 제1 전자석과 접촉하도록 구성되어 상기 자성 유체와 상기 제1 전자석 사이의 제로 간극을 허용하고,
출력 샤프트의 길이방향에서 자성 유체가 수동 고정자와 제1 전자석 사이에 배치되고,
제1 전자석은 활성 고정자 백 아이언 상에 배치되며 - 활성 고정자 백 아이언은 제1 전자석에 전류가 인가되었을 때 수동 고정자와 활성 고정자 백 아이언 사이에 유도된 전자기장을 함유하도록 구성됨 -,
제1 전자석은 출력 샤프트의 내부 단부에 결합되되, 출력 샤프트의 내부 단부는 활성 고정자 백 아이언에서 제1 전자석이 배치되어 있는 측에서 활성 고정자 백 아이언과 결합되는 단부인 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법.
제1항에 있어서, 자성 유체의 흐름에 직각으로 자기장을 생성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법.
삭제
제1항에 있어서, 제2 전자석에 의해 자기장을 생성하는 단계;
제2 전자석에 의해 생성되는 자기장에 응답하여 자성 유체의 흐름을 더 유도하는 단계; 및
터빈의 회전에 응답하여 출력 샤프트를 회전시키는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법.
제1항에 있어서, 터빈의 회전에 응답하여 출력 샤프트를 회전시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법.
제1항에 있어서, 함유 용량에 자성 유체의 흐름과 터빈을 함유하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법.
제6항에 있어서, 자성 유체 흐름의 방향으로 함유 용량 내의 자기장을 회전시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법.
제1항에 있어서, 자성 유체 전기 모터로 랜딩 기어를 구동하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터를 작동시키기 위한 방법.
유도된 자기장에 응답하여 흐르도록 구성된 자성 유체;
자성 유체의 흐름을 함유하도록 구성된 함유 용량;
유도된 자기장을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 활성 전자석;
유도된 자기장을 수신하도록 구성된 수동 고정자;
적어도 하나의 활성 전자석에 전류가 인가되었을 때 수동 고정자와 활성 고정자 백 아이언 사이에 유도된 전자기장을 함유하도록 구성된 상기 활성 고정자 백 아이언;
자성 유체의 흐름에 응답하여 회전하도록 구성된 터빈; 및
터빈의 회전에 응답하여 회전하도록 구성된 출력 샤프트;를 구비하고,
자성 유체는 상기 적어도 하나의 활성 전자석과 접촉하도록 구성되어 상기 자성 유체와 상기 적어도 하나의 활성 전자석 사이의 제로 간극을 허용하고,
출력 샤프트의 길이방향에서 자성 유체가 수동 고정자와 적어도 하나의 활성 전자석 사이에 배치되고,
적어도 하나의 활성 전자석은 활성 고정자 백 아이언 상에 배치되며,
적어도 하나의 활성 전자석은 출력 샤프트의 내부 단부에 결합되되, 출력 샤프트의 내부 단부는 활성 고정자 백 아이언에서 적어도 하나의 활성 전자석이 배치되어 있는 측에서 활성 고정자 백 아이언과 결합되는 단부인 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터.
제9항에 있어서, 유도된 자기장은 자성 유체의 흐름에 직각으로 생성되는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터.
삭제
삭제
제9항에 있어서, 적어도 하나의 활성 전자석이 자성 유체의 흐름의 방향으로 함유 용량 내의 유도된 자기장을 회전시키도록 구성된 복수의 활성 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터.
제9항에 있어서, 상기 자성 유체 전기 모터는 상기 적어도 하나의 활성 전자석에 결합하면서 내부에 상기 자기장을 함유하도록 구성된 자기 차폐 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터.
제9항에 있어서, 자성 유체 전기 모터가 랜딩 기어를 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자성 유체 전기 모터.