KR19990056894A - 코일이 없는 전동기 및 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일이 없는 전동기 및 발전기(Coiless Motor and Generator)에 관한 것이다.

종래의 전동기와 발전기는 패러데이 법칙(Faraday's law)에 따라서 코일의 단면적을 쇄교하는 자속의 시간당 변화율에 의해서 생기는 힘이나 기전력을 이용하고 있기 때문에 코일 사용으로 인하여 인덕턴스가 크고 철심이 있는 경우에는 히스테리시스 손실(Hysteresis Loss)이 커서 효율이 떨어지는 문제점과, 고정자 또는 회전자 코일권선 작업이 까다롭고 소형화가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 로렌쯔의 힘(Lorentz Force)을 이용한 전동기 및 발전기를 제공하고자 하는 것으로서, 짝수개의 영구자석에 의해서 생성되고 있는 자장내에 선상 도체를 인쇄기법 또는 박막 코팅법으로 형성하여 이 것과 영구자석을 고정자 또는 회전자로 사용함으로써, 자동화가 가능하고 정밀 소형 전동기나 발전기를 제작할 수 있으며, 하나의 원판에 여러개의 선상 도전체 회전판을 동시에 제작하여 대량생산을 가능하게 하고, 철심 사용을 배제하여 히스테리시스 손실이 없고 인덕턴스가 무시할 정도로 작게하여 고효율 전동기 또는 발전기 제작을 가능하게 한, 코일이 없는 전동기 및 발전기를 제공한다.

Description

코일이 없는 전동기 및 발전기

본 발명은 코일이 없는 전동기 및 발전기(Coilless Motor and Generator)에 관한 것으로서 특히, 자장속을 이동하는 도체가 힘을 받게된다는 원리의 로렌쯔의 힘(Lorentz Force)를 이용한 전동기 및 발전기에 관한 것이다.

종래의 발전기나 전동기는 패러데이 법칙(Faraday's Law)를 이용한 전동기 및 발전기로서, 코일의 단면적을 쇄교하는 자속의 시간당 변화율에 기전력이 비례한다는 원리를 이용해서 코일을 권선한 고정자 또는 회전자를 영구자석과 결합한 형태이다.

그러므로 종래의 전동기/발전기는 코일의 권선 작업이 필수적으로 요구된다.

코일권선이 요구되기 때문에 이 코일의 인덕턴스 성분과, 철심을 부가하는 경우의 히스테리시스 손실(Hysteresis Loss)에 의해서 효율이 떨어진다.

또한, 코일권선이 요구되기 때문에 작업성이 떨어지고 제작단가가 상승하며 소형화가 어려워서 소형 정밀 전동기/발전기를 구성하기 어렵다.

본 발명은 영구자석에 의해서 생성된 자장속에 도체를 놓고, 이 도체에 전류를 흘려줌으로써 자장속에서 도체가 소정의 방향으로 힘을 받아 이동하도록 하는 원리로 코일없는 전동기를 제시한다.

또한 본 발명은 영구자석에 의해서 생성된 자장속에 도체를 놓고, 이 도체를 소정방향으로 이동시켜줌으로써 소정의 기전력이 도체 양단에서 유기되도록 하는 원리로 코일없는 발전기를 제시한다.

본 발명에서는 자장속에 놓이는 도체를 인쇄기법이나 박막코팅기법을 이용해서 도전판으로 구성하고, 이 도전판을 복수개로 절연중첩하여 자장속에 설치한 코일없는 전동기 및 발전기를 제시한다.

본 발명에서는 도전판을 회전자로 하고 영구자석을 고정자로 하는 코일없는 전동기/발전기를 제시한다.

본 발명에서는 도전판을 고정자로 하고 영구자석을 회전자로 하는 코일없는 전동기/발전기를 제시한다.

본 발명에서는 소정간격으로 이격된 두줄의 영구자석을 서로 극성이 반대가 되도록 배열하고 또 소정간격을 사이에 두는 마주보는 영구자석의 극성을 서로 반대가 되도록 배열하며, 이 두줄의 영구자석 사이를 도전판이 진행함으로써 직선운동하는 전동기를 제시한다.

도1은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 개념도

도2는 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 측면도

도3은 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 측면도

도4는 본 발명의 전동기 및 발전기에서 병렬형 도전판의 구성도

도5는 본 발명의 전동기 및 발전기에서 직렬형 도전판의 구성도

도6은 본 발명의 제 3 실시예를 나타낸 사시도

도7은 본 발명 제 3 실시예의 병렬형 도전판의 구성도

도8은 본 발명 제 3 실시예의 직렬형 도전판의 구성도

도1은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 코일없는 전동기 및 발전기의 개념도 이다.

4개의 영구자석(101)(102)(103)(104)은 인접한 자석끼리 서로 다른 극성으로 원형 배열을 이룬다.

4개의 영구자석에 의해서 생성되는 자장의 방향은 지면(紙面)에 대하여 수직인 방향이다.

4개의 영구자석에 의해서 생성되는 자장에 대하여 방사상으로 원판평면상에 도체(105)가 배열되며, 방사선 도체를 직렬연결하기 위한 두 개의 동심원으로된 도체가 있다.

방사상의 도체(105)는 4개의 영구자석에 의해서 생성된 자장에 수직으로 쇄교한다.

그러므로, 로렌쯔의 힘에 의해서, 상기 도체(105)에 a로부터 b로 전류(I)를 흘려주면 도체(105)는 F방향의 힘을 받아 이동한다.

제 1 의 자장내에서 동심원상의 외곽으로부터 중심을 향하는 전류에 대하여 힘(F)이 작용하고, 이 것과 다른 극성의 제 2 의 자장속을 통과하게 될, 동심원상의 중심으로부터 외곽으로 향하는 전류에 대하여 힘(F)이 작용하며 이 힘은 당연하게 상기 제 1 의 자장속을 통과하는 전류에 의한 힘과 같은 방향으로 작용한다.

같은 원리로 나머지 제 3, 제 4 의 자장속을 통과하는 방향의 도체를 흐르는 전류에 대해서도 모두 같은 방향으로 힘(F)이 작용한다.

그러므로 도체(105)는 회전이동한다.

도체(105)가 회전이동하여 자극의 경계점(106)에 오는 순간 상기 도체에 흐르는 전류의 방향을 바꿔준다면 도체에 가해지는 힘은 여전히 같은 방향을 유지할 것이다.

도1에서는 반시계 방향의 힘을 받게 될 것이며, 이러한 작용이 자극의 경계점마다 이루어진다면 도체(105)는 회전한다.

도체(105)를 회전자로, 영구자석(101∼104)을 고정자로 하고 도체(105)에 전류를 적당한 순간에 극성을 달리하여 흘려준다면 전동기로 작용할 것이다.

도체(105)를 고정자로 하고 영구자석(101∼105)를 상대적으로 회전운동시키면서 그 자극의 경계점에서 도체(105)에 흐르는 전류의 방향을 바꿔준다면 위와 같은 원리에 의해서 전동기로 작용할 것이다.

도체(105)를 속도(v)로 회전이동시킨다면(또는 상대적으로 영구자석을 회전이동시킨다면) 4개의 영구자석(101∼104)에 의해서 생성된 자장속을 쇄교하면서 이동하는 도체의 양단(a,b) 사이에는 기전력(E)이 생성될 것이며, 자극의 경계점(106)에서 기전력(E)의 방향이 바뀔 것이다.

그러므로 이 경우에는 교류 발전기로 작용할 것이다.

상기 경우에 있어서, 동심원상의 도체(105a)는 이동하는 방향과 같기 때문에 힘 또는 기전력이 생성되지 않는다.

도1에 의해서 본 발명의 코일없는 전동기 및 발전기는, 자장생성수단의 자극의 수는 짝수로 하여 서로 번갈아가며 자극의 방향이 바뀌도록 배치하고, 이 자장속에 놓이는 방사상의 도체는 자장에 대하여 직각으로 쇄교하는 원판평면상에 배치하고, 이 원판을 여러장 겹쳐서 각 원판을 서로 절연시킴과 함께 각 원판의 도체를 서로 직렬 또는 병렬로 연결시켜서 도전판으로 삼고 이 것을 고정자 또는 회전자로 함으로써 코일없는 전동기 및 발전기를 이루도록 하였다.

[전동기 및 발전기의 실시예1]

도2는 본 발명의 코일없는 전동기 및 발전기의 제 1 실시예로서, 자장에 대하여 직교하는 원판평면상에 인쇄기법이나 박막코팅기법으로 생성된 도체를 포함하는 도전판을 복수개 적층시켜 고정자로 하고, 이 도전판을 직교하는 방향으로 자장을 생성하는 영구자석을 회전자로 하는 경우의 전동기/발전기 이다.

회전자(1)는 철심판(3)과 영구자석(4)으로 구성하는데, 서로 마주보는 한쌍의 영구자석-철심판으로 조합되어 그 사이에 적층 도전판(5)으로 고정자(2)를 구성하여 자장에 직교하도록 하였다.

상기 영구자석(4)은 도1에 의하는 바와같이 철심원판(3)에 짝수의 영구자석을 인접한 영구자석끼리 극성이 번갈아기며 바뀌도록 원형으로 배열하였고, 또 서로 마주보는 다른 영구자석-철심판의 짝과 반대인 자극이 마주보도록 배열하였다.

회전자(1)는 축(1a)에 의해서 연결된다.

회전자(1)는 그 자극의 변화시점 즉, 도1에서 자극의 경계점을 검출하기 위해서 회전자(1)에 근접하여 위치센서(7)를 배치하는데 이 위치센서는 예를들면 홀센서를 이용할 수 있다.

또, 상기 위치센서(7)에 의해서 자극의 경계점이 검출되는 순간에 상기 고정자(2)의 방사상의 도체에 흐르는 전류의 방향을 바꿔주기 위한 구동제어수단(8)을 가진다.

구동제어수단(8)은 위치센서(7)가 영구자석(4)의 자극의 경계점을 검출하는순간에 상기 도전판(5)에 흐르는 전류의 극성을 전환하여 반대가 되도록 타이밍 및 전류극성 제어를 수행한다.

도2의 실시예에서 회전자(1)를 축(1a)에 동력을 가하여 회전시키면 영구자석(4)들에 의한 자장(Φ)을 고정자(2)의 도전판(5)상에 형성된 방사상 도체가 쇄교하는 상대운동이 이루어지므로 도전판(5)에서 기전력을 얻을 수 있다.

이때 자극의 경계점에서 전류의 극성이 변화될 것이므로 도전판(5)에서 얻는 기전력은 교류가 될 것이며, 그러므로 이 경우는 교류 발전기로 작용할 것이다.

다른 경우로서, 위치센서(7)에서 영구자석(4)의 자극의 변화시점(인접 자석의 경계점)을 검출하고 이 시점에서 구동제어수단(8)이 도전판(5)에 흐르는 전류의 방향을 바꿔주면 회전자(1)는 회전축(1a)을 중심으로 하는 회전운동을 일으키게 되어 전동기로 작용하게 된다.

즉, 구동제어수단(8)에서 도전판(5)에 전류를 흘려주면 고정자(2)에 대하여 상대적으로 회전 가능한 회전자(1)가 로렌쯔의 힘을 받아 축(1a)을 중심으로 회전할 것이고, 이때 위치센서(7)가 자극의 경계점을 검출할 때마다 구동제어수단(8)이 도전판(5)의 전류 방향을 전환해줌으로써 전동기로 구동되는 것이다.

[전동기 및 발전기의 실시예2]

도3은 본 발명의 코일이 없는 전동기 및 발전기의 제 2 실시예로서, 자장에 대하여 직교하는 원판평면상에 인쇄기법이나 박막코팅기법으로 생성된 도체를 포함하는 도전판을 복수개 적층시켜 회전자로 하고, 이 도전판을 직교하는 방향으로 자장을 생성하는 영구자석을 고정자로 하는 경우의 전동기/발전기 이다.

고정자(2)는 철심판(3)과 영구자석(4)으로 구성하는데, 서로 마주보는 한쌍의 영구자석-철심판의 조합이 되며 그 사이에 적층 도전판(5)으로 회전자(1)를 구성하여 자장에 직교하도록 하였다.

상기 영구자석(4)은 도1에 의하는 바와같이 철심원판(3)에 짝수의 영구자석을 인접한 영구자석끼리 극성이 번갈아기며 바뀌도록 원형으로 배열하였고, 또 서로 마주보는 다른 영구자석-철심판의 짝과 반대인 자극이 마주보도록 배열하였다.

회전자(1)는 축(1a)에 의해서 연결되며 슬립링(6)이 축 양단에 부착된다.

회전자(1)는 그 자극의 변화시점 즉, 도1에서 자극의 경계점을 검출하기 위해서 회전자(1)에 근접하여 위치센서(7)를 배치한다.

또, 상기 위치센서(7)에 의해서 자극의 경계점이 검출되는 순간에 상기 회전자(1)의 방사상의 도체에 흐르는 전류의 방향을 바꿔주기 위한 구동제어수단(8)을 가진다.

구동제어수단(8)은 위치센서(7)가 도전판(5)의 전극이 바뀌는 순간을 검출할 때마다 슬립링(6)에 공급되는 전류의 극성을 전환하여 반대가 되도록 타이밍 및 전류극성 제어를 수행한다.

도3의 실시예에서 회전자(1)를 회전시키면 영구자석(4)들에 의한 자장(Φ)을 도전판(5)상에 형성된 방사상 도체가 쇄교하는 상대운동이 이루어지므로 도전판(5)에서 기전력을 얻어 슬립링(6)에서 교류가 출력된다.

다른 경우로서, 위치센서(7)에서 회전자(1)의 전극의 변화시점을 검출하고 이 시점에서 구동제어수단(8)이 전류의 방향을 전환하여 슬립링(6)에 공급하면 회전자(1)는 회전축(1a)을 중심으로 하는 회전운동을 일으키게 되어 전동기로 작용하게 된다.

즉, 구동제어수단(8)에서 도전판(5)에 전류를 흘려주면 고정자(2)에 대하여 상대적으로 회전 가능한 회전자(1)가 로렌쯔의 힘을 받아 축(1a)을 중심으로 회전할 것이고, 이때 위치센서(7)가 극의 경계점을 검출할 때마다 구동제어수단(8)이 도전판(5)의 전류 방향을 전환해줌으로써 전동기로 구동되는 것이다.

[도전판의 실시예1]

도4는 본 발명의 제 1 실시예(도2) 및 제 2 실시예(도3)에 적용되는 도전판(5)의 제 1 실시예로서, 병렬형 도전판인 경우이다.

도전판(5)은 도체가 인쇄기법이나 박막코팅기법으로 형성된 회로판들과 이 회로판들의 절연을 위한 절연판들로 구성되며, 차례로 적층된다.

도4에는 4개의 영구자석을 사용하는 경우에 대한 회로판과 절연판을 나타내었다.

제 1 회로판(401)에는 방사상의 일렬로된 두개의 도체(401a,401b)와 동심원상의 내외주 도체(401c,401d) 2개가 병렬로 연결되어 있고 중앙에는 홀(401')이 형성되어 있다.

제 1 절연판(402)의 중앙에는 홀(402')이 있고, 그 홀의 직경은 제 1 회로판(401)의 홀(401')의 직경보다 크고, 제 1 절연판(402)의 외경은 제 1 회로판(401)의 외경보다 크다.

제 1 회로판(401)과 동일한 크기인 제 2 회로판(403)에는 방사상의 일렬로된 두개의 도체(403a,403b)와 동심원상의 내외주 도체(403c,403d) 2개가 병렬로 연결되어 있고 중앙에는 홀(403')이 형성되어 있으며, 도체(403a,403b)는 상기 제 1 회로판(401)의 도체(401a,401b)와 직각을 이룬다.

제 2 절연판(404)의 중앙에는 홀(404')이 있고 제 2 절연판(404)의 내외경은 회로판의 내외경보다 작다.

그러므로, 상기 도4의 회로판들과 절연판들을 순서대로 적층시키면 회로판들은 서로 병렬로 연결된다.

즉, 제 1 회로판(401)의 내주도체(401c)는 제 1 절연판(402)의 홀(402')을 통해서 제 2 회로판(403)의 내주도체(403c)와 노출되어 연결되고, 제 2 회로판(403)의 외주도체(403d)는 제 2 절연판(404)의 외경보다 바깥쪽에 오기 때문에 도시 생략된 제 3 의 또다른 회로판의 외주도체와 노출되어 연결되고, 제 3 의 회로판 내주도체는 또다른 제 3 의 절연판(제 1 절연판과 동일구성)을 통해서 제 4 의 회로판과 연결되고, 이러한 방법으로 차례로 적층됨으로써 각 회로판의 도체들은 서로 병렬로 연결되고 인접한 회로판끼리는 직렬회로를 이루게 된다.

제 1 회로판의 도체(401a-401b)와 제 2 회로판의 도체(403a-403b)는 서로 직각을 이루어 이들을 직렬로 연결했을 때 전동기로 사용할 경우는 2배의 힘을, 발전기로 사용할 경우에는 2배의 기전력을 얻을 수 있게된다.

도4의 병렬형 도전판은 전기 저항이 작기 때문에 전동기로 사용할 경우에는 저전압 대전류 구동에 적합하고, 발전기로 사용할 경우에는 저전압 대전류의 출력을 얻는데 적합하다.

[도전판의 실시예2]

도5는 본 발명의 제 1 실시예(도2) 및 제 2 실시예(도3)에 적용되는 도전판(5)의 제 2 실시예로서, 직렬형 도전판인 경우이다.

도전판(5)은 도체가 인쇄기법이나 박막코팅기법으로 형성된 회로판들과 이 회로판들의 절연을 위한 절연판들로 구성되며, 차례로 적층되고 회로판과 도전판의 외경이 동일하다.

도5에는 4개의 영구자석을 사용하는 경우에 대한 회로판과 절연판을 나타내었다.

제 1 회로판(501)에는 3개의 방사상의 도체(501a,501b,501c)가 직렬로 연결되어 있고 동심원상의 내외주 도체(501d,501e,501f,501g)가 상기 3개의 도체를 직렬로 연결하고 있고 중앙에는 홀(501')이 형성되어 있다.

제 1 절연판(502)의 중앙에는 홀(502')이 있고, 그 홀의 한쪽으로 인접 회로판 내주도체의 도전을 위한 키홈(502")이 형성되어 있다.

제 2 회로판(503)은 중앙홀(503')과, 제 1 회로판(501)과 대칭인 형태의 도체(503a∼503g)를 가진다.

제 2 절연판(504)의 중앙에는 홀(504')이 있고, 외주에는 일부를 절결(504")하여 제 2 회로판의 외주도체(503g)가 인접하는 제 3 의 회로판 외주도체와 연결될 수 있게 하였다.

도5의 회로판들과 절연판들을 차례로 적층시킨다.

회로판들을 적층하였다면, 제 1 회로판(501)의 회로끝점인 내주도체(501e)가 제 1 절연판(502)의 키홈(502")을 통해서 제 2 회로판(503)의 회로시작점인 내주도체(503e)와 연결되고, 제 1 회로판(503)의 끝점인 외주도체(503g)는 제 2 절연판(504)의 외주 절개부(504")를 통해서 그 다음에 적층될 회로판의 시작점인 외주도체에 연결된다.

회로판들에는 각각 3개의 방사상의 도체(501a,501b,501c)(503a,503b,503c)를 가지기 때문에 3배의 구동력이나 기전력을 얻을 수 있고, 각 방사선상의 도체들의 위치는 적층되는 모든 회로판에서 항상 서로 일치하게 겹치기 때문에 자극이 바뀔때마다 모든 회로판들에서 같은 방향의 힘 또는 기전력이 생성된다.

회로판의 적층된 수는 전동력 또는 기전력에 비례한다.

도5의 직렬연결형 도전판은 자극의 수가 많으면 많을수록 고압의 기전력을 얻을 수 있고, 전기저항이 병렬형에 비하여 크기 때문에 전동기로 사용할 경우에는고전압 소전류 구동에 적합하며 발전기로 사용할 경우에는 고전압 소전류의 출력을 얻는데 적합하다.

[실시예3-직선운동형 전동기]

도6은 본 발명의 제 3 실시예로서 직선형 전동기의 사시도이다.

서로 인접한 영구자석(4)은 극성이 교대로 바뀌고 나란히 배열되며 철심판(3)에 고정된 상태로 한쌍이 두줄로 서로 마주보고, 대향하는 자석의 극성은 서로 반대이어서 그 사이에는 자장이 형성된다.

도전판(5)은 두줄의 영구자석열 사이에 위치하여 자장과 직교하며 위치센서(7)와 구동제어수단(8)이 구비된다.

도전판(5)에 전류가 흐르면 평행하게 배열되고 또 서로 대향하는 영구자석열 사이의 자장속을 도체가 직선이동하며, 이때 위치센서(7)로 자극의 위치가 감지될때마다 구동제어수단(8)이 도전판(5)의 전류극성을 전환시키면 도체판(5)은 두줄의 영구자석열 사이를 직선으로 이동하게 되어 직선형 전동기로 작용하게 된다.

영구자석열은 고정자이며, 도전판은 직선 이동자가 될 것이다.

[도전판의 실시예3]

도7은 본 발명에서 도전판의 제 3 실시예로서 상기 도6의 직선형 전동기에 적용되고, 병렬형이 된다.

도체가 인쇄기법 또는 박막코팅기법으로 형성된 회로판들과 절연판들이 교대로 순차적으로 적층되는 구조이다.

제 1 회로판(701)에는 운동방향과 수직인 도체(701a)와 평행한 도체(701b, 701c)가 형성되어 있고, 제 2 회로판(703) 또한 이와 같다(703a,703b,701c).

회로판의 운동방향과 수직인 도체에 힘이 작용한다.

제 1 절연판(702)은 도면에서 볼때 상단부를 절연부(702a)로 하고 하단부(702b)를 통전부로 하도록 윗쪽으로 치우쳐있고, 제 2 절연판(704)은 상단부(704b)를 통전부로 하고 하단부(704a)를 절연부로 하도록 아랫쪽으로 치우쳐있다.

그렇기 때문에 회로판들과 절연판들을 적층시키면, 제 1 회로판(701)의 운동방향과 나란한 하측 도체(701c)는 제 2 회로판(703)의 운동방향과 나란한 하측 도체(703c)와 통전되고, 그 상측 도체(703b)는 제 3 의 회로판 상측 나란한 상측 도체와 통전되는 방법으로 도체회로가 연결된다.

또, 도전판의 운동방향과 수직인 도체(701a)(703a)의 간격(Tc)은 자극 간격(Tm)의 두배로 하여 수직 방향에서 같은 방향의 힘이 생기게 된다.

이 도전판의 각 회로판과 절연판의 적층구조에서 회로판의 수에 비례하는 전동력을 얻을 수 있다.

[도전판의 실시예4]

도8은 본 발명에서 도전판의 제 4 실시예로서 상기 도6의 직선형 전동기에 적용되고, 직렬형이 된다.

도체가 인쇄기법 또는 박막코팅기법으로 형성된 회로판들과 절연판들이 교대로 순차적으로 적층되는 구조이다.

제 1 회로판(801)에는 운동방향과 수직인 도체(801a)와 평행한 도체(801b)가 지그재그 형태로 형성되어 있고, 제 2 회로판(803) 또한 이와 같다(803a,03b).

회로판의 운동방향과 수직인 도체에 힘이 작용한다.

제 1 절연판(802)과 제 2 절연판(803)은 수직도체폭(W1)보다 큰폭(W2)을 가지기 때문에 인접 회로판의 도체를 상호 절연시킨다.

그러나 제 1 절연판(802)은 도면에서 볼때 상단우측 모서리부를 통전부(802a)로 하고 제 2 절연판(804)은 상단 좌측 모서리부를 통전부(804a)로 한다.

그렇기 때문에 회로판들과 절연판들을 적층시키면, 제 1 회로판(801)의 운동방향과 나란한 상측 도체(801b)의 끝점(801c)은 제 1 절연판(802)의 모서리부(802a)에서 제 2 회로판(803)의 운동방향과 나란한 상측 도체(803b)의 시작점과 통전되고, 제 2 회로판(803)의 끝점은 제 2 절연판(804)의 모서리부(804a)에서 제 3 의 회로판 시작점과 통전되는 방법으로 도체회로가 연결된다.

또, 도전판의 운동방향과 수직인 도체(801a)의 간격(Tc)은 자극 간격(Tm)과 같게 하여 수직 방향에서 같은 방향의 힘이 생기게 된다.

이 도전판의 각 회로판과 절연판의 적층구조에서 회로판과 수직방향의 도체의 수에 비례하는 전동력을 얻을 수 있다.

본 발명의 전동기나 발전기에서 자장 생성을 위한 영구자석의 대향하는 공간격이 적을수록 자속밀도가 크기 때문에 고출력,고효율이 가능하다.

그러므로 영구자석의 대향하는 공간격 사이에 들어가는 도전판을 얇게제작할수록 유리하다.

이 것을 위해서 이미 설명한 바와같이 인쇄기법이나 박막코팅기법을 이용해서 얇게 도전판을 제작하면 전동기나 발전기제작의 자동화가 용이하고 또 전동기나 발전기를 슬림형으로 제작할 수 있다.

그러므로, 정밀 소형 전동기나 발전기를 쉽게 제작할 수 있으며, 하나의 원판에 여러개의 도전판을 동시에 제작하여 절단하면 대량생산이 이루어져서 종래에 코일을 일일이 권선하는 경우보다 생산원가의 절감도 가능하게 된다.

또한, 코일권선이나 철심이 배제되기 때문에 인덕턴스나 히스테리시스에 의한 손실이 없고, 인덕턴스가 무시할 정도로 적어서 고효율의 전동기나 발전기의 제작이 가능하게 된다.

그리고 도전판의 회로판에 있는 움직이는 방향과 같은 방향의 회로폭을 넓게하므로써 기전력이나 구동력에 관계하지 않는 곳의 저항을 줄여 고효율의 전동기나 발전기를 제작할 수 있다.

또한, 영구자석 대신 전자석을 이용해서 자장을 형성하게 되면 대출력 대용량의 전동기나 발전기도 쉽게 제작할 수 있다.

Claims (17)

1. 원형으로 배열되며 인접한 자석끼리 극성이 다르게 교대로 배열되고 또 이러한 배열이 소정의 간격을 두고 서로 대향하면서 그 대향하는 자석끼리 극성이 반대가 되도록 하여 그 공간격 사이에 자장이 형성되도록 하는 영구자석열과; 상기 영구자석열 사이의 공간격에 위치하고 자장에 직교하면서 상기 원형의 방사상으로 전류방향을 가지고 전류가 흘려져서 상기 원형의 원주방향으로 회전이동하는 힘을 생성하게 될 도체를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도체를 고정하고 여기에 통전되는 전류와 상기 자장에 의해서 생성된 힘에 의해서 상대적으로 상기 영구자석열이 회전하는 것을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 영구자석열을 고정하고 상기 도체에 통전되는 전류와 상기 자장에 의해서 생성된 힘에 의해서 상대적으로 도체가 회전하는 것을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 영구자석열의 자극 또는 상기 도체의 전극의 방향 변위를 감지하여 자극이나 전극의 방향이 바뀔때마다 도체의 통전전류의 방향을 스위칭 전환하여 회전이동의 연속성을 확보함을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한항에 있어서, 상기 영구자석열 사이의 공간격 사이에 배치되는 도체는; 원판상에 방사상의 도체가 형성된 구조의 회로판들과 이 회로판들 사이에 개입되어 회로판들을 절연시켜줌과 함께 도체회로를 직렬이나 병렬로 접속시켜주기 위한 절연판들이 복수개 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 회로판에는 자극수의 1/2이 되는 방사상의 도체가 두개의 동심원상의 내외주 도체와 병렬로 연결되어 절연판으로 절연되는 인접 회로판의 도체들과 엇갈린 위치로 적층되고, 절연판을 사이에 두고 인접한 도체들과는 동심원상의 내주도체와 외주도체가 서로 교대로 반복하여 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 회로판에는 자극수의 방사상의 도체가 두개의 동심원상의 내외주 도체와 직렬로 연결되어 절연판으로 절연되는 인접 회로판의 도체들과 대칭인 위치로 적층되고, 절연판을 사이에 두고 인접한 도체들과는 동심원상의 내주도체와 외주도체가 서로 통전되므로서 시작점과 끝점으로 교대로 반복하여 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
8. 원형으로 배열되며 인접한 자석끼리 극성이 다르게 교대로 배열되고 또 이러한 배열이 소정의 간격을 두고 서로 대향하면서 그 대향하는 자석끼리 극성이 반대가 되도록 하여 그 공간격 사이에 자장이 형성되도록 하는 영구자석열과; 상기 영구자석열 사이의 공간격에 위치하고 자장에 직교하면서 상기 원형의 방사상으로 전류방향을 가지고 전류가 흘려지는 도체를 포함하고, 상기 영구자석열이나 도체의 적어도 어느 하나가 서로 상대방에 대하여 회전이동을 하여 상기 도체에서 기전력이 생성되는 것 특징으로 하는 코일이 없는 발전기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 도체를 고정하고 상대적으로 상기 영구자석열이 회전하여 상기 도체에 방사선 방향으로 흐르는 전류의 기전력이 생성되는 것을 특징으로 하는 코일이 없는 발전기.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 영구자석열을 고정하고 상대적으로 도체가 회전하여 상기 도체에 방사선 방향으로 흐르는 전류의 기전력이 생성되는 것을 특징으로 하는 코일이 없는 발전기.
11. 제 8 항 내지 제 10 항중의 어느 한항에 있어서, 상기 영구자석열 사이의 공간격 사이에 배치되는 도체는; 원판상에 방사상의 도체가 형성된 구조의 회로판들과 이 회로판들 사이에 개입되어 회로판들을 절연시켜줌과 함께 도체회로를 직렬이나 병렬로 접속시켜주기 위한 절연판들이 복수개 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 코일이 없는 발전기.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 회로판에는 자극수의 1/2이 되는 방사상의 도체가 두개의 동심원상의 내외주 도체와 병렬로 연결되어 절연판으로 절연되는 인접 회로판의 도체들과 엇갈린 위치로 적층되고, 절연판을 사이에 두고 인접한 도체들과는 동심원상의 내주도체와 외주도체가 서로 교대로 반복하여 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 코일이 없는 발전기.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 회로판에는 자극수의 방사상의 도체가 두개의 동심원상의 내외주 도체와 직렬로 연결되어 절연판으로 절연되는 인접 회로판의 도체들과 대칭인 위치로 적층되고, 절연판을 사이에 두고 인접한 도체들과는 동심원상의 내주도체와 외주도체가 서로 통전되므로써 시작점과 끝점으로 교대로 반복하여 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 코일이 없는 발전기.
14. 직선상으로 배열되며 인접한 자석끼리 극성이 다르게 교대로 배열되고 또 이러한 배열이 소정의 간격을 두고 서로 나란하게 대향하면서 그 대향하는 자석끼리 극성이 반대가 되도록 하여 그 공간격 사이에 자장이 형성되도록 하는 영구자석열과; 상기 영구자석열 사이의 공간격에 위치하고 자장에 직교하면서 상기 영구자석열의 방향과 평행 및 수직인 방향으로 전류방향을 가지고 전류가 흘려져서 상기 영구자석열의 방향과 같은 방향으로 직선이동하는 힘을 생성하게 될 도체를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 영구자석열 사이의 공간격 사이에 배치되어 직선이동하는 도체는; 도체의 이동방향과 평행 및 수직인 도체가 형성된 구조의 회로판들과 이 회로판들 사이에 개입되어 회로판들을 절연시켜줌과 함께 도체회로를 직렬이나 병렬로 접속시켜주기 위한 절연판들이 복수개 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 회로판은 이동방향에 수직인 복수개의 도체가 수평인 도체로 병렬로 연결되어 있고 그 간격이 영구자석열의 인접 극간격의 2배이고, 수평인 도체들은 절연판을 사이에 두고 서로 교대로 상하 양단에서 각각 인접한 회로판과 통전되어 모든 회로판의 회로가 서로 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 회로판은 이동방향에 수직인 복수개의 도체가 수평인 도체로 직렬로 연결되어 있고 그 간격이 영구자석열의 인접 극간격과 같고, 하나의 절연판의 도체의 끝점이 절연판으로 절연된 인접 회로판의 시작점과 연결되고 그 회로판의 끝점은 다음 회로판의 시작점과 연결되는 것이 교대로 반복되어 회로판들의 도체회로가 서로 직렬로 연결되도록 구성함을 특징으로 하는 코일이 없는 전동기.