KR102625174B1

KR102625174B1 - 레이어드 모터

Info

Publication number: KR102625174B1
Application number: KR1020230102250A
Authority: KR
Inventors: 김홍환
Original assignee: 김홍환
Priority date: 2023-08-04
Filing date: 2023-08-04
Publication date: 2024-01-15

Abstract

본 발명은 레이어드 모터에 관한 것으로, 하우징(100) 내부에서 원주방향을 따라 고정자(300)가 배치되는 한편, 상기 고정자(300)와 인접하여 원주방향을 따라 회전자(200)가 배치되고, 상기 회전자(200)는 모터축(120)과 연결되어 상기 고정자(300)와 상기 회전자(200)의 전자기적 상호 작용에 의해 상기 회전자(200)가 회전함으로써 상기 모터축(120)을 회전시키되, 상기 고정자(300)와 상기 회전자(200)는 원주 방향으로 서로 번갈아가며 복수의 레이어를 이루며 배치됨으로써 출력을 향상시킬 수 있게 되는 레이어드 모터에 관한 것이다.

Description

레이어드 모터{Layered motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로 특히 고정자와 회전자가 복수의 레이어를 이루게 형성되는 레이어드 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 하우징 내부에서 위치가 고정된 상태로 고정자가 설치되고 모터축에 고정되되 상기 고정자와 인접한 위치에 형성되는 회전자를 포함하여 형성된다. 이러한 모터는 전기가 공급되게 되면 고정자와 회전자 간에 전자기적 상호 작용이 발생하면서 회전자가 일 방향으로 밀리게 되고, 그 결과 모터축을 회전시킴으로써 회전 구동력을 얻게 된다.

여기서, 종래 모터는 고정자와 회전자가 각각 한 개씩만 형성되는 구조를 이루게 된다. 이 경우 출력을 증가시키고자 하면 회전자의 지름을 키워야 하므로 모터의 크기를 키워야 하게 된다. 따라서 크기가 작으면서도 고 출력을 내는 모터를 구현하기가 쉽지 않은 실정이다.

대한민국 공개특허공보(A) 제10-2015-0145474호(2015.12.30.)

본 발명은 상기와 같은 종래 모터의 문제를 해결하기 위한 것으로, 크기는 작게 형성되면서도 높은 출력을 내게 형성되는 모터를 구현하고자 하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에서는 하우징 내부에서 원주방향을 따라 고정자가 배치되는 한편 상기 고정자와 인접하여 원주방향을 따라 회전자가 배치되고, 상기 회전자는 모터축과 연결되어 상기 고정자와 상기 회전자의 전자기적 상호 작용에 의해 상기 회전자가 회전함으로써 상기 모터축을 회전시키되, 상기 고정자와 상기 회전자는 원주 방향으로 서로 번갈아가며 복수의 레이어를 이루며 배치되는 레이어드 모터를 제안하여 상기의 목적을 달성한다.

본 발명에 따르면 여러 개의 모터가 하나로 합쳐진 것과 같은 효과를 구현할 수 있게 되므로, 모터의 크기가 작아지더라도 동일한 종래의 모터에 비해 큰 출력을 낼 수 있게 된다. 따라서 소형의 모터를 통해 원활한 작동을 구현하여야 하는 다양한 기계장치에 활용할 수 있는 모터를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 모터의 외관을 보여주는 예시도,
도 2는 본 발명에 의한 모터에서 고정자와 회전자의 배치관계를 보여주는 예시도,
도 3은 본 발명에 의한 회전자와 회전축의 결합관계를 보여주는 예시도,
도 4는 본 발명에 의한 회전자가 하우징에 설치된 상태를 보여주는 단면도,
도 5는 본 발명에 의한 고정자가 고정자틀에 설치된 상태를 보여주는 예시도.

본 발명에서는 크기는 작게 형성되면서도 높은 출력을 내게 형성되는 모터를 구현하기 위해, 하우징 내부에서 원주방향을 따라 고정자가 배치되는 한편 상기 고정자와 인접하여 원주방향을 따라 회전자가 배치되고, 상기 회전자는 모터축과 연결되어 상기 고정자와 상기 회전자의 전자기적 상호 작용에 의해 상기 회전자가 회전함으로써 상기 모터축을 회전시키되, 상기 고정자와 상기 회전자는 원주 방향으로 서로 번갈아가며 복수의 레이어를 이루며 배치되는 레이어드 모터를 제안한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 모터의 외관을 보여주는 예시도, 도 2는 본 발명에 의한 모터에서 고정자와 회전자의 배치관계를 보여주는 예시도, 도 3은 본 발명에 의한 회전자와 회전축의 결합관계를 보여주는 예시도, 도 4는 본 발명에 의한 회전자가 하우징에 설치된 상태를 보여주는 단면도, 도 5는 본 발명에 의한 고정자가 고정자틀에 설치된 상태를 보여주는 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 레이어드 모터는 하우징(100) 내부에 고정자(300)와 회전자(200)가 설치되고, 회전자(200)는 모터축(120)에 연결되어서 고정자(300)와 회전자(200)의 전자기적 상호 작용에 의해 회전자(200)가 회전함으로써 모터축(120)을 회전시키게 된다. 이와 같은 모터축(120)의 회전에 따라 회전 구동력을 얻을 수 있게 되는 것으로, 고정자(300)와 회전자의 전자기적 상호 작용에 의해 회전 구동력을 얻는 기본 원리는 일반적인 전기 모터와 다르지 않다.

고정자(300)는 하우징(100) 내부에서 원주 방향을 따라 배치된다. 마찬가지로 회전자(200)도 하우징 내부에서 원주 방향을 따라 배치되는데, 고정자(300)와 회전자(200)는 서로 인접하면서 소정의 간격을 이루게 된다. 회전자(200)의 회전시 고정자(300)와 물리적인 간섭이 발생하지 않게 형성되는 것이다.

본 발명에서 고정자(300)는 코어에 전선이 감겨 있는 구조로 형성되어 전기를 공급받아 유도전류를 발생시키게 되고, 회전자는 복수의 자석이 일정한 간격으로 배치되어서 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에서 고정자(300)외 회전자(200)는 복수가 마련되어 서로 번갈아가며 배치됨으로써 복수의 층, 즉 복수의 레이어를 형성하게 된다. 하나의 고정자(300)와 하나의 회전자(200) 하나의 세트를 이루어 하나의 레이어를 형성하게 되는데, 이러한 레이어가 복수개로 형성되는 것이다.

상기 구성에서 회전자(200) 내측에 고정자(300)가 배치되는 구조를 이루게 되는데, 가장 바깥쪽에 회전자(200)가 배치되고 그 안쪽에 고정자(300)가 배치된 다음 다시 회전자(200)와 고정자(300)가 번갈아 배치되게 된다. 이때 모든 회전자(200)는 모터축(120)과 연결되게 형성됨으로써 고정자(300)와 상호 작용에 의해 동시에 회전을 하면서 모터축(120)에 회전력을 부여하게 된다.

상기와 같은 구성에 따르면 복수의 회전자(200)가 복수의 고정자(300)에 의해 영향을 받아 동시에 회전력을 발생시키게 되므로 큰 출력을 얻을 수 있게 된다. 마치 여러 개의 모터가 하나로 합쳐진 것과 같은 기능이 구현되는 것이다. 특히 회전자(200)와 고정자(300)가 번갈아 가며 배치됨으로써 회전자(200) 중 일부가 상하로 배치되는 두 개의 고정자(300)에 의해 영향을 받게 되므로 효율이 극대화되어 강력한 회전력을 구현할 수 있게 되고, 그에 따라 모터의 크기가 작아지더라도 동일한 종래의 모터에 비해 훨씬 큰 출력을 구현할 수 있게 된다.

여기서, 복수의 회전자(200)가 모터축(120)에 동시에 연결되는 구성은 원판 형상의 고정판(140)을 통해 달성될 수 있다. 즉, 원판 형상의 고정판(140)이 하우징(100) 내부에서 모터축(120) 일측 가장자리에 고정되고, 고정판(140) 일면에 회전자틀(240)이 형성되어 회전자(200)가 회전자틀(240)에 설치되는 구조를 이루는 것이다.

회전자틀(240)은 고정판(140) 일면에 원주 방향을 따라 링 형상으로 형성되는 것으로, 회전자틀(240)은 모터축(120)을 중심으로 서로 지름이 다른 동심원을 이루며 복수 개가 레이어를 이루며 형성되게 된다. 이러한 회전자틀(240)에는 회전자(200)가 설치될 수 있는 공간이 구비되어 회전자(200)가 상기 공간에 설치됨으로써 마치 나이테와 같이 모터축(120)을 중심으로 복수 개의 회전자(200)가 배치되게 된다.

상기에 따라 복수의 회전자(200)가 고정판(140)에 레이어를 이루며 형성되게 되면 가장 바깥쪽에 형성된 회전자(200)부터 일정한 간격으로 순차적으로 회전자(200)가 형성되게 됨에 따라 인접한 회전자(200) 사이에 공간이 형성된다. 이와 같은 공간에 고정자(300)가 배치됨으로써 자연스럽게 회전자(200)와 고정자(300)가 번갈아 가며 형성되게 되는 것이다.

본 발명에 의한 고정자(300)는 고정자틀(340)에 설치될 수 있다(도 5). 고정자틀(340)은 하우징(100) 벽면에 일측이 고정되면서 링 형상을 이루어 원주 방향을 따라 형성되는 것으로, 모터축(120)을 중심으로 서로 지름이 다른 동심원을 이루며 복수 개가 형성된다. 이러한 고정자틀(340)은 회전자(200)와 번갈아가며 배치될 수 있도록 그 지름이 결정되어서 복수 개가 마치 나이테와 같은 구조로 형성되게 된다. 이와 같이 형성되는 고정자틀(340)에는 각각의 고정자(300)가 설치될 수 있는 공간이 형성되어 있고, 상기 공간은 덮개(342)로 밀폐된다.

한편, 고정자틀(340)에는 상기 각각의 고정자(300)가 설치되는 공간으로 냉각유를 유통시킬 수 있도록 상기 공간 마다 각각 두 개의 냉각유공(344)이 형성된다. 냉각유공(344)은 각각의 고정자(300)가 설치되는 공간과 연통되고 하우징(100) 외부로 이어지게 형성되어 냉각유를 순환시킬 수 있게 구성된다.

상기의 구조는 결과적으로 각각의 고정자(300)가 각각을 수용하는 공간에 설치되어 있는 구조를 이루게 되는 것이고, 그 구성에서 각각의 고정자(300)가 개별적으로 냉각유에 의해 냉각될 수 있게 되는 것이다. 이와 같이 각각의 고정자(300)를 개별 공간에서 각각 냉각할 수 있게 됨에 따라 냉각 성능의 극대화를 이룰 수 있게 된다.

100 : 하우징, 120 : 모터축,
140 : 고정판, 200 : 회전자,
240 : 회전자틀, 300 : 고정자,
340 : 고정자틀, 342 : 덮개,
344 : 냉각유공.

Claims

하우징(100) 내부에서 원주방향을 따라 고정자(300)가 배치되는 한편 상기 고정자(300)와 인접하여 원주방향을 따라 회전자(200)가 배치되고, 상기 회전자(200)는 모터축(120)과 연결되어 상기 고정자(300)와 상기 회전자(200)의 전자기적 상호 작용에 의해 상기 회전자(200)가 회전함으로써 상기 모터축(120)을 회전시키되,
상기 회전자(200)는 상기 모터축(120)에 고정되는 원판 형상의 고정판(140) 일면에서 상기 모터축(120)을 중심으로 서로 지름이 다른 동심원 구조로 복수 개가 형성되는 한편, 상기 회전자(200)의 내측에 상기 고정자(300)가 배치되는 구조로 상기 회전자(200)와 상기 고정자(300)가 서로 번갈아 배치되어 상기 고정자(300)와 상기 회전자(200)는 원주 방향으로 서로 번갈아가며 복수의 레이어를 이루며 배치되고,
상기 고정자(300)는 링 형상으로 형성되는 고정자틀(340)에 설치되되, 상기 고정자틀(340)에는 상기 고정자(300)를 개별적으로 수용하는 공간이 형성됨과 아울러, 상기 고정자틀(340)에는 상기 공간 마다 각각 두 개의 냉각유공(344)이 형성되어 상기 고정자(300)를 개별적으로 냉각할 수 있게 되는 레이어드 모터.
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