KR102444501B1 - 회전 전기기기 및 그를 가지는 추진시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 전기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터, 발전기 등 회전 전기기기 및 그를 가지는 추진시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 내주면에 복수의 유동형성부(30)들이 원주방향을 따라서 설치된 전동부(20)와; 외부 이물질이 내측으로 유입되는 것이 방지되도록 전동부(20)가 내주면 측으로 삽입되는 하우징(10)을 포함하며, 상기 전동부(20)는, 복수의 영구자석(610)들이 원주방향을 따라서 설치된 회전자(600)와, 하우징(10)의 내부에 설치되어 외부 전력 인가에 의하여 회전자(600)를 회전구동하거나 회전자(600)의 회전에 의하여 발전하는 고정자(1000)를 포함하며, 고정자(1000)는, 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(110)들과, 복수의 제1철심(110)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(120)들을 포함하는 A상 적층철심부(100)와, 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(210)들과, 복수의 제1철심(210)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(220)들을 포함하는 B상 적층철심부(200)와, A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들 사이와, B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들 사이에 권선되는 하나 이상의 권선코일(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기기기를 개시한다.

Description

회전 전기기기 및 그를 가지는 추진시스템 {Rotating electric machine and propulsion system having the same}
본 발명은 회전 전기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터, 발전기 등 회전 전기기기 및 그를 가지는 추진시스템에 관한 것이다.
전기추진장치는, 전동기, 발전기 등 전기에 의하여 구동 또는 발전하는 시스템을 말한다.
특히 전기추진장치는, 모터기술, 이차전지 등 관련기술의 발전에 선박, 항공기 등 추진력을 요하는 다양한 분야에서 기술개발 및 응용이 이루어지고 있다.
한편 종래의 전동기는, 전기추진장치에 곧바로 적용하는데 있어서 end-winding이 있기 때문에 권선이 많이 필요하고, 손실이 많아 효율이 낮고, 부피가 큰 문제점이 있다.
또한 종래의 전동기는, 유체 및 기체에서 추진기/발전기로 구성할 때 유체 및 기체의 밀도가 낮기 때문에 에너지 변환장치의 크기가 큰 문제점이 있다.
또한 종래 전동기가 적용된 추진체의 경우 프로펠러를 회전구동하기 위한 구동축을 가지는바 어망과 같은 이물질이 감겨 프로펠러의 회전이 방해되거나 고장의 원인으로서 작용 될 수 있는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR10-0440389 B1
(특허문헌 2) KR10-0860606 B1
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 손실을 최소화하여 효율 f향상 및 무게를 최소화할 수 있는 회전 전기기기 및 그를 가지는 추진시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 내주면에 복수의 유동형성부(30)들이 원주방향을 따라서 설치된 전동부(20)와; 외부 이물질이 내측으로 유입되는 것이 방지되도록 상기 전동부(20)가 내주면 측으로 삽입되는 하우징(10)을 포함하며, 상기 전동부(20)는, 복수의 영구자석(610)들이 원주방향을 따라서 설치된 회전자(600)와, 상기 하우징(10)의 내부에 설치되어 외부 전력 인가에 의하여 상기 회전자(600)를 회전구동하거나 상기 회전자(600)의 회전에 의하여 발전하는 고정자(1000)를 포함하며, 상기 고정자(1000)는, 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(110)들과, 상기 복수의 제1철심(110)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(120)들을 포함하는 A상 적층철심부(100)와, 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(210)들과, 상기 복수의 제1철심(210)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(220)들을 포함하는 B상 적층철심부(200)와, 상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들 사이와, 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들 사이에 권선되는 하나 이상의 권선코일(500)을 포함하며, 상기 A상 적층철심부(100) 및 상기 B상 적층철심부(200)는, 축방향으로 배치되며, 상기 A상 적층철심부(100) 및 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(110, 210) 및 제2철심(120, 220)은, τp의 원주방향 간격을 가지며, 상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110) 및 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)은, τp/2 원주방향 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 회전 전기기기를 개시한다.
상기 회전 전기기기는, 상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들에서 자속이 연결되도록 상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들의 외주면에 접하여 결합되는 A상 자속연결 분말철심(130)과, 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들에서 자속이 연결되도록 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들의 외주면에 접하여 결합되는 B상 자속연결 분말철심(130)을 포함할 수 있다.
상기 A상 적층철심부(100) 및 상기 B상 적층철심부(200)는, 전기강판의 적층에 의하여 일체로 형성될 수 있다.
상기 회전 전기기기는, 일방향으로 흐르는 유체 내에 설치되어 유체의 흐름에 의하여 상기 유동형성부(30)의 회전에 의하여 권선코일(500)에 전기를 발생시키는 발전기, 상기 권선코일(500)에 대한 전기인가에 의하여 유체가 흐르는 배관의 유로 내에 설치되어 배관의 유로 내의 유체의 흐름을 구동하는 펌프, 및 이동체에 결합되며 상기 권선코일(500)에 대한 전기인가에 의하여 유체의 흐름을 유도하여 상기 이동체의 이동을 구동하는 추진체 중 어느 하나를 이룰 수 있다.
본 발명은 또한 이동체와, 상기 이동체에 결합되어 상기 이동체의 이동을 구동하는 회전기기로서, 상기와 같은 구성을 가지는 회전기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 추진시스템을 개시한다.
상기 이동체는, 선박 또는 항공기가 될 수 있다.
본 발명에 따른 회전 전기기기 및 그를 가지는 추진시스템은, 복수의 돌기들이 내주면에 원주방향을 따라서 형성된 적층철심을 복수로 설치하고, 복수의 철심 사이에 권선코일을 설치하는 전동부를 통하여 내주면에 형성된 복수의 유동형성부의 상대회전에 의하여 발전하거나 회전구동함으로써, 동일 출력/발전량 대비 기기의 크기를 크게 감소시킬 수 있으며 동일 크기 대비 출력/발전량을 최대로 할 수 있어 손실을 최소화하여 효율향상 및 무게를 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 본 발명에 따른 회전 전기기기는, 선박 또는 항공기에 설치되어 전기에 의하여 추진력을 발생시키는 추진시스템으로 사용될 수 있으며, 유체가 흐르는 배관에 설치되어 배관 내 유체의 흐름을 구동하는 펌프로 사용되는 등 다양한 응용이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 회전 전기기기는, 프로펠러와 같은 유동형성부가 고정자의 내주면에 형성됨으로써 유동형성부의 회전구동을 위한 구동축을 구비하지 않아 어망과 같은 이물질이 감기지 않고 쉽게 통과할수 있다.
도 1은, 본 발명에 회전 전기기기를 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ방향에서 본 부분 단면도이다.
도 3은, 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ방향에서 본 부분 단면도이다.
도 4는, 도 1의 회전 전기기기 중 전동부를 보여주는 분해 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는, 각각 도 4의 전동부 중 A상 적층철심부 및 B상 적층철심부 각각을 보여주는 사시도들이다.
도 6은, 도 4의 전동부 중 A상 적층철심부 및 B상 적층철심부에 권선되는 제1권선부 및 제2권선부를 보여주는 사시도이다.
도 7은, 2상 중 각 상 회전자 위치-전류 특성을 보여주는 그래프이다.
도 8a는, 도 7에 도시된 위치-전류 특성에 따라 A상 및 B상에서 발생된 발생 힘을 보여주는 그래프들이다.
도 8b는, 도 8a에 도시된 발생 힘들의 합을 보여주는 그래프이다.
이하 본 발명에 따른 회전 전기기기 및 그를 가지는 추진시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 회전기기는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 내주면에 복수의 유동형성부(30)들이 원주방향을 따라서 설치된 전동부(20)와; 외부 이물질이 내측으로 유입되는 것이 방지되도록 전동부(20)가 내주면 측으로 삽입되는 하우징(10)을 포함한다.
상기 하우징(10)은, 외부 이물질이 내측으로 유입되는 것이 방지되도록 전동부(20)가 내주면 측으로 삽입되는 구성으로서, 외부 구조물과의 결합구조, 전동부(20)와의 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 하우징(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전동부(20)가 내주면 측으로 삽입된 상태에서 전체적으로 원통형상을 가질 수 있다.
한편 상기 하우징(10)이 선박 또는 항공기에 사용되는 경우 유체의 도입 및 배출의 흐름을 고려하여 유체가 도입되는 도입부분(12), 전동부(20)가 설치된 부분(11) 및 유체가 배출되는 배출부분(13)에 의하여 이루어지는 전체구조가 노즐구조를 이룰 수 있다.
구체적으로 상기 하우징(10)은, 도입부분(12)이 유체의 흐름방향으로 가면서 내경이 감소하여 전동부(20)가 설치된 부분(11)이 최소의 내경을 가지며, 다시 배출부분(13)이 유체의 흐름방향으로 가면서 내경이 증가하도록 형성되는 등 유체의 흐름에 따라서 다양한 형상이 가능하다.
참고로, 상기 하우징(10)의 내주면 부분은 유체의 흐름이 발생되는 부분으로서 유체의 흐름 특성에 따라서 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
한편 상기 하우징(10)은, 유체의 원할한 흐름, 전동부(20) 중 전장부분(권선코일이 설치된 부분)의 실링을 고려하여 하나 이상의 부재(11, 12, 13)들로 형성될 수 있다.
특히 상기 하우징(10)은, 외부 구조물(미도시)과의 안정적 결합을 위한 구조가 일체로 형성되거나 별도의 부재들이 결합될 수 있다.
예로서, 상기 하우징(10)은, 후술하는 전동부(20)가 결합되어 지지하는 전동부지지부(11)와, 전동부(20)의 전방측에 결합되어 유체의 도입부분을 형성하는 전방부(12)와, 전동부(20)의 후방측에 결합되어 유체의 배출부분을 형성하는 후방부(13)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 전방부(12) 및 후방부(13) 사이에는, 후술하는 전동부(20)가 삽입될 수 있도록 전동부(20)의 축방향 길이에 대응되는 개구가 형성된다.
그리고 상기 전방부(12) 및 전동부(20) 사이, 전동부(20) 및 후방부(13) 사이에는, 전동부(20)의 회전자(600)를 회전가능하게 지지함과 아울러 외부의 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하는 베어링(24)이 설치될 수 있다.
상기 베어링(24)은, 전동부(20)의 회전자(600)를 회전가능하게 지지함과 아울러 외부의 이물질이 하우징(10)의 내부로 유입되는 것을 방지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 베어링(24)은, 물 등의 유체의 유입이 방지될 수 있는 구조의 베어링이 사용됨이 바람직하다.
상기 전동부(20)는, 내주면에 복수의 유동형성부(30)들이 원주방향을 따라서 설치되는 구성으로서 프로펠러 등 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 유동형성부(30)는, 전동부(20)의 내주면에 설치되어 유체와의 상호작용에 의하여 전동부(20)의 회전자(600)를 회전시키거나, 회전자(600)의 회전에 의하여 회전되어 유체의 흐름을 유도하는 구성으로서, 유체와의 상호작용에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있다.
한편 상기 유동형성부(30)는, 안정적 설치을 위하여 후술하는 회전자(600)의 내주면에 설치된 지지부재(21)의 내주면에 설치될 수 있으며, 지지부재(21)와 별도로 형성되거나 일체로 형성되는 등 다양한 구조를 가질 수 있다.
상기 지지부재(21)는, 후술하는 전동부(20)의 회전자(600)와 고정결합되는 구성으로서 원통형상을 가지는 등 다양한 형상 및 재질을 가질 수 있다.
여기서 상기 유동형성부(30)가 전동부(20), 즉 지지부재(21)의 내주면에 형성되어 회전되는 구조를 가짐으로써 유동형성부(30)의 회전구동을 위한 구동축이 구비될 필요가 없어 어망과 같은 이물질이 감기지 않고 쉽게 통과할 수 있다.
한편 상기 전동부(20)는, 외부 전력인가에 의하여 유동형성부(30)를 회전구동하여 유체의 흐름을 구동하거나, 유체의 흐름에 의하여 유동형성부(30)의 회전에 의하여 전기발생, 즉 발전하는 구성으로서 회전자 및 고정자의 상호구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 전동부(20)는, 복수의 영구자석(610)들이 원주방향을 따라서 설치된 회전자(600)와, 하우징(10)의 내부에 설치되어 외부 전력 인가에 의하여 회전자(600)를 회전구동하거나 회전자(600)의 회전에 의하여 발전하는 고정자(1000)를 포함할 수 있다.
상기 회전자(600)는, 복수의 영구자석(610, 620)들이 원주방향을 따라서 설치되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 회전자(600)는, 복수의 영구자석(610, 620)들 사이에 설치되는 복수의 철심(630)들로 구성될 수 있다.
상기 영구자석(610, 620)들은, 도 2에 도시된 바와 같이, 철심(630)들을 사이에 두고 ←로 표시된 영구자석(610) 및 →로 표시된 영구자석(620)이 배치되도록 구성될 수 있다.
상기 철심(630)은, 영구자석(610, 620)들 사이에 설치되어 영구자석(610, 620)에 의하여 자화되는 부재로서, 전기강판이 적층되어 형성되거나 전자기적 특성을 가지는 재질의 분말에 의하여 소결되는 등 다양한 구조 및 재질이 가능하다.
상기 철심(630)은, →←로 표시된 영구자석(620, 610) 사이에 있을 때 N극, ←→로 표시된 영구자석(610, 620) 사이에 있을 때 S극으로 표시된다.
여기서 상기 ←로 표시된 영구자석(610)들은, 원주방향을 따라서 2τp를 이룰 수 있다.
한편 상기 회전자(600)의 내주면에는, 앞서 설명한 바와 같이, 유동형성부(30)가 내주면에 설치되는 지지부재(21)와 결합될 수 있다.
상기 지지부재(21)는, 회전자(600)와의 견고한 결합을 이룸과 아울러 유동형성부(30)를 지지할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기 고정자(1000)는, 하우징(10)에 고정설치되어 회전자(600)와의 상호작용에 의하여 회전자(600)를 회전시키거나 회전자(600)의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 구성으로서, 철심(100, 200, 300) 및 권선코일(500)로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.
예로서 상기 고정자(1000)는, 도 1 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(110)들과, 복수의 제1철심(110)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(120)들을 포함하는 A상 적층철심부(100)와, 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(210)들과, 복수의 제1철심(210)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(220)들을 포함하는 B상 적층철심부(200)와, A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들 사이와, 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들 사이에 권선되는 하나 이상의 권선코일(500)을 포함할 수 있다.
상기 A상 적층철심부(100)는, 도 4 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(110)들과, 복수의 제1철심(110)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(120)들을 포함하는 구성으로서, 후술하는 권선코일(510)과의 상호작용에 의하여 자력을 발생시키거나 자력발생에 의하여 권선코일(510)에 전기를 발생시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 A상 적층철심부(100)는, 복수의 전기강판이 적층되어 도 4 및 도 5a에 도시된 구조를 형성할 수 있다.
상기 B상 적층철심부(200)는, 도 4 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(210)들과, 복수의 제1철심(210)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(220)들을 포함하는 구성으로서, 후술하는 권선코일(520)과의 상호작용에 의하여 자력을 발생시키거나 자력발생에 의하여 권선코일(520)에 전기를 발생시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 B상 적층철심부(200)는, 복수의 전기강판이 적층되어 도 4 및 도 5b에 도시된 구조를 형성할 수 있다.
한편 상기 A상 적층철심부(100) 및 B상 적층철심부(200)는, 축방향으로 배치된다.
그리고 상기 A상 적층철심부(100) 및 B상 적층철심부(200)의 제1철심(110, 210)들이 이루는 원주방향 간격 및 A상 적층철심부(100) 및 B상 적층철심부(200)의 제2철심(120, 220)들이 이루는 원주방향 간격은, 2τp를 가지고 일정하게 형성된다.
그리고 상기 A상 적층철심부(100) 및 B상 적층철심부(200)의 제1철심(110, 210) 및 제2철심(120, 220)은, τp의 원주방향 간격을 가질 수 있다.
또한 상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110) 및 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)은, τp/2 원주방향 간격을 가질 수 있다.
이때 상기 A상 적층철심부(100)의 제2철심(120)들과 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들과 축방향으로 인접하거나 간격을 두고 배치될 수 있다.
또한 상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110) 및 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)은, τp/2 원주방향 간격을 가질 수 있다.
이때 상기 A상 적층철심부(100)의 제2철심(120) 및 B상 적층철심부(200)의 제2철심(220)은, τp/2 원주방향 간격을 가진다.
상기 하나 이상의 권선코일(500)은, A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들 사이와, B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들 사이에 권선되는 코일로서, A상 적층철심부(100) 및 B상 적층철심부(200)에 대한 인가방식에 따라서 다양한 권선 구조가 가능하다.
예로서, 상기와 같은 구성을 가지는 전동부(20)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 위치-전류 특성을 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들과 제2철심(220)들에 부여하고, 동시에 B상 적층철심부(200)의 제2철심(220)들과 제1철심(210)들에 부여하는 경우, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 위치-발생 힘이 발생된다.
한편 상기 A상 적층철심부(100) 및 B상 적층철심부(200)는, 권선코일(500)과 함께 동일한 회전방향으로 회전토크가 동일하게 발생하도록 구성된다.
상기와 같은 구조에 의하여, 본 발명에 따른 회전 전기기기 및 그를 가지는 추진체는, 복수의 돌기들이 내주면에 원주방향을 따라서 형성된 적층철심을 복수로 설치하고, 복수의 철심 사이에 권선코일을 설치하는 전동부를 통하여 내주면에 형성된 복수의 유동형성부의 상대회전에 의하여 발전하거나 회전구동함으로써, 동일 출력/발전량 대비 기기의 크기를 크게 감소시킬 수 있으며 동일 크기 대비 출력/발전량을 최대로 할 수 있어 손실을 최소화하여 효율향상 및 무게를 절감할 수 있는 이점이 있다.
더 나아가 상기 전동부(20)의 구성에 있어서, 본 발명의 실시예에서는, A상 적층철심부(100), B상 적층철심부(200)으로서 2개로 축방향으로 배치된 예를 들어 설명하였으나, B상 적층철심부(200) 이후에 A상 적층철심부과 동일한 철심이 추가로 설치되어 3개로 구성되거나, N개(N은 2이상의 자연수)가 추가되는 등 다양한 구성이 가능하다.
여기서 인접한 상이 3개일 경우 τp /3, N개일경우 τp /N 축방향으로 차이 나게 배치하여 회전토크를 평활하게 한다.
한편 상기 N개 상의 적층철심부는, 권선코일(500)과 함께 동일한 회전방향으로 회전토크가 동일하게 발생하도록 구성된다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 회전기기는, 설치환경에 따라서 발전기, 전동기, 펌프, 추진체 등 다양한 구성이 가능하다.
구체적으로 본 발명에 따른 회전기기는, 일방향으로 흐르는 유체 내에 설치되어 유체의 흐름에 의하여 유동형성부(30)의 회전에 의하여 권선코일(500)에 전기를 발생시키는 발전기, 권선코일(500)에 대한 전기인가에 의하여 유체가 흐르는 배관의 유로 내에 설치되어 배관의 유로 내의 유체의 흐름을 구동하는 펌프, 이동체에 결합되며 권선코일(500)에 대한 전기인가에 의하여 유체의 흐름을 유도하여 이동체의 이동을 구동하는 추진체 등을 이룰 수 있다.
본 발명은 또한, 선박, 항공기 등의 추진체로서, 본체를 이루는 이동체와, 이동체에 결합되어 이동체의 이동을 구동하는 회전기기로서, 상기와 같은 구성을 가지는 회전기기를 포함하는 추진시스템을 구성할 수 있다..
여기서 상기 이동체는, 선박 또는 항공기가 될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 하우징 20 : 전동부
30 : 유동형성부

Claims (6)

  1. 내주면에 복수의 유동형성부(30)들이 원주방향을 따라서 설치된 전동부(20)와;
    외부 이물질이 내측으로 유입되는 것이 방지되도록 상기 전동부(20)가 내주면 측으로 삽입되는 하우징(10)을 포함하며,
    상기 전동부(20)는,
    복수의 영구자석(610)들이 원주방향을 따라서 설치된 회전자(600)와,
    상기 하우징(10)의 내부에 설치되어 외부 전력 인가에 의하여 상기 회전자(600)를 회전구동하거나 상기 회전자(600)의 회전에 의하여 발전하는 고정자(1000)를 포함하며,
    상기 고정자(1000)는,
    원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(110)들과, 상기 복수의 제1철심(110)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(120)들을 포함하는 A상 적층철심부(100)와,
    원주방향을 따라서 형성된 복수의 제1철심(210)들과, 상기 복수의 제1철심(210)들과 축방향간격(Ds)을 두고 원주방향을 따라서 형성된 복수의 제2철심(220)들을 포함하는 B상 적층철심부(200)와,
    상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들 사이와, 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들 사이에 권선되는 하나 이상의 권선코일(500)을 포함하며,
    상기 A상 적층철심부(100) 및 상기 B상 적층철심부(200)는, 축방향으로 배치되며,
    상기 A상 적층철심부(100) 및 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(110, 210) 및 제2철심(120, 220)은, τp의 원주방향 간격을 가지며,
    상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110) 및 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)은, τp/2 원주방향 간격을 가지며,
    상기 하우징(10)은, 상기 전동부(20)가 결합되어 지지하는 전동부지지부(11)와, 상기 전동부(20)의 전방측에 결합되어 유체의 도입부분을 형성하는 전방부(12)와, 상기 전동부(20)의 후방측에 결합되어 유체의 배출부분을 형성하는 후방부(13)를 포함하며,
    상기 전방부(12) 및 후방부(13) 사이에는, 상기 전동부(20)가 삽입될 수 있도록 상기 전동부(20)의 축방향 길이에 대응되는 개구가 형성되며,
    상기 전방부(12) 및 상기 전동부(20) 사이, 상기 전동부(20) 및 상기 후방부(13) 사이에는, 상기 전동부(20)의 회전자(600)를 회전가능하게 지지함과 아울러 외부의 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하는 베어링(24)이 설치된 것을 특징으로 하는 회전 전기기기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들에서 자속이 연결되도록 상기 A상 적층철심부(100)의 제1철심(110)들 및 제2철심(120)들의 외주면에 접하여 결합되는 A상 자속연결 분말철심(130)과,
    상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들에서 자속이 연결되도록 상기 B상 적층철심부(200)의 제1철심(210)들 및 제2철심(220)들의 외주면에 접하여 결합되는 B상 자속연결 분말철심(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기기기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 A상 적층철심부(100) 및 상기 B상 적층철심부(200)는, 전기강판의 적층에 의하여 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 회전 전기기기.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    일방향으로 흐르는 유체 내에 설치되어 유체의 흐름에 의하여 상기 유동형성부(30)의 회전에 의하여 권선코일(500)에 전기를 발생시키는 발전기,
    상기 권선코일(500)에 대한 전기인가에 의하여 유체가 흐르는 배관의 유로 내에 설치되어 배관의 유로 내의 유체의 흐름을 구동하는 펌프, 및
    이동체에 결합되며 상기 권선코일(500)에 대한 전기인가에 의하여 유체의 흐름을 유도하여 상기 이동체의 이동을 구동하는 추진체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회전 전기기기.
  5. 이동체와,
    상기 이동체에 결합되어 상기 이동체의 이동을 구동하는 회전기기로서, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 따른 회전기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 추진시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 이동체는, 선박 또는 항공기인 것을 특징으로 하는 추진시스템.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100860606B1 (ko) * 2006-12-28 2008-09-26 한국전기연구원 내전형 영구자석 여자 횡자속 전동기
JP6204709B2 (ja) * 2013-06-11 2017-09-27 川崎重工業株式会社 推力発生装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004364441A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Howa Mach Ltd 回転機及びこれを用いた発電装置とポンプ

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