KR20000023509A - 영구 자석을 구비한 자기 저항형 회전 기계 - Google Patents

Abstract

자기 저항형 회전 기계는 내주변 상에 배열된 전기자 권선(2)을 갖는 고정자 (1), 원주 방향으로 자기 불균일성을 갖는 회전자(3) 및 인접 극 간을 통과하는 전기자 권선 자속을 막기 위해 배열된 복수의 영구 자석(6)을 포함한다. 각각의 자석(6)은 회전자의 자화를 용이하게 하기 위한 방향과 다른 방향으로 자화된다. 자성부(7)는 회전자(3)의 극 및 보극 간에 제공된다. 자성부(7)의 제공으로 인해, 전기자 권선이 여자되지 않을 때, 영구 자석의 자속의 30% 이상이 회전자(3)에 분배된다. 간단히 말하면, 기계가 장착될 때, 영구 자석의 쇄교 자속은 전기자 전류 및 영구 자석으로 구성된 합성 쇄교 자속의 10% 이상이다.

Description

영구 자석을 구비한 자기 저항형 회전 기계{RELUCTANCE TYPE ROTATING MACHINE WITH PERMANENT MAGNETS}

본 발명은, 고 출력을 제공하면서 소형이고, 새로운 극성 구조를 채용함으로써 넓은 범위에서 회전 가능한, 영구 자석을 구비한 자기 저항형(reluctance type) 회전 기계에 관한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 자기 저항형 회전 기계는 회전자(3) 주위에 자계를 형성하기 위한 코일을 필요로 하지 않으므로, 이 회전 기계는 전기자 권선(2)을 구비한 고정자(1) 및 불균일 코어(4)를 구비한 돌출극(salient-pole) 회전자(3)를 포함한다. 따라서, 자기 저항형 회전 기계는 구조가 간단하며 가격이 저렴하다.

다음으로, 자기 저항형 회전 기계의 출력을 생성하는 원리를 설명한다. 회전자 주위의 불균일성으로 인해, 자기 저항형 회전 기계는 회전자의 볼록부에서 작은 자기 저항을 나타내고 회전자의 오목부에서 큰 자기 저항을 나타낸다. 즉, 볼록부 상의 갭과 오목부 상의 갭에 저장된 자기 에너지는 서로 다르다. 자기 저항형 회전 기계의 출력은 자기 에너지의 변화로부터 나온다. 기하학적 불균일과 함께 자기적 불균일을 형성하게 하는 구성, 즉 회전자의 위치에 따라 자속 밀도의 분포 및 자기 저항이 변화하는 구성에 의해 볼록부와 오목부를 제공할 수 있다.

다른 고 성능 회전 기계으로서, 영구 자석형 회전 기계가 있다. 이 회전 기계에서는, 회전 기계의 전기자 권선이 유도 기계의 전기자 권선, 자기 저항형 회전 기계의 동일 권선 등과 유사하지만, 복수의 영구 자석이 회전자 코어의 거의 전체 둘레에 걸쳐 배치된다.

코어 표면 주위의 불균일성으로 인해, 자기 저항형 회전 기계는 회전자의 회전 위치에 따라 자기 저항이 달라지게 된다. 이와 같은 자기 저항의 변화는 자기 에너지를 변화시키며, 이에 의해 회전자의 출력을 발생시킨다.

그러나, 종래의 자기 저항형 회전 기계에서는, 전류가 증가하면 회전자(4)의 볼록부에서 국부적인 자기 포화가 증대되었다. 이러한 자기 포화의 증대는 극들(poles)간의 오목부에 누출되는 자속을 증가시켜, 실효 자속이 감소되게 하고 출력 전력이 저하되게 한다.

한편, 다른 고 전력 회전 기계으로서, 높은 자기 에너지를 발생시키는 "희토산화물 금속(rare-earth metal)" 영구 자석을 사용하는 영구 자석형 회전 기계가 있다. 회전자 코어의 표면 상에 영구 자석을 배치한 까닭에, 고 에너지의 영구 자석을 사용하여 자기장을 형성할 때, 영구 자석형 회전 기계는 그 기계의 공기 갭에 강한 자계를 형성할 수 있게 되어, 소형의 고 전력 회전 기계를 제공한다.

그렇지만, 각 자석의 자속이 일정하므로, 전기자 권선에 유도되는 전압이 회전자의 회전 속도에 비례하여 커진다. 따라서, 기계를 광범위한 가변 속도에서 고속 회전시켜야 하는 경우, 일정한 전류 및 전압 하에서 기본 속도의 두 배 이상의 회전 속도로 기계의 "정격 출력(rated-output)" 동작을 수행하기가 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 소형이면서 고 출력을 제공하고 광범위한 가변 속도에서 동작할 수 있는 자기 저항형 회전 기계를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 양태에 따르면,

전기자 권선을 구비한 고정자,

회전자 코어를 구비한 회전자 - 상기 회전자는 원주 방향으로 자기 불균일성을 가짐 -, 및

상기 회전자 코어에 배치된 복수의 영구 자석 - 상기 회전자에 형성된 인접하는 극들 사이를 지나는 전기자 권선의 자속을 상쇄하기 위하여, 각각의 영구 자석은 회전자의 자화를 용이하게 하는 방향과는 서로 다른 방향으로 자화됨 -,

을 구비하며,

상기 전기자 권선이 여기되지 않을 때, 상기 영구 자석의 자속의 30% 이상이 상기 회전자에 분포되게 하고, 상기 기계가 로딩될 때, 상기 영구 자석의 쇄교 자속이 전류 및 상기 영구 자석으로 이루어지는 합성 쇄교 자속(composite interlinkage flux)의 10% 이상이 되게 하도록, 상기 자기 코어의 자성부가 형성되어 있는 자기 저항형 회전 기계가 제공된다.

상기 합성 쇄교 자속은 전류의 자속 벡터와 영구 자석의 자속 벡터 간의 위상차에 의해 변화됨에 유의한다. 따라서, 상기 합성 쇄교 자속과 같이 상호 영향을 미치지 않는 양 위상이 오른쪽 각에서 교차하는 상태로 있을 때 합성 쇄교 자속의 양을 한정한다.

회전자 코어에 대해 자기적 요철부(magnetic unevenness)가 형성되므로써, 자기 오목부가 모터의 보극(interpole)(인접한 극들 간의 부분)의 역할을 하는 한편, 자기 돌출된 요철부는 자기 저항 모터의 극을 구성한다. 즉, "이지 자화(easy-magnetizing)"에 대응하는 자기 돌출부는 회전자의 자화를 용이하게 하는 한편, "하드 자화(hard-magnetization)"에 대응하는 자기 오목부는 회전자의 자화를 어렵게 한다.

본 발명에 따르면, 영구 자석이 회전자 코어의 자기 오목부 내에 배열된다. 또한, 회전자 코어에서, 단락 회로로 되는 영구 자석의 자속을 폐쇄하기 위한 자화부를 제공하므로써, 전기자 권선이 여자되지 않을 때, 영구 자석의 30 % 이상이 회전자에 분포된다. 이러한 구조에 의해, 회전자에서 발생하는 유도 전압을 회전 기기의 정격 전압의 0 내지 70%로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 유도 전압이 33%로 설정되는 조건에서, 기본 속도의 3배 정도의 속도로 빠르게 회전 기기를 회전하더라도, 전기 회로에 과도 전류가 인가될 가능성은 없다.

다음에, 기계가 로드되면, 상기 자화부를 부하 전류에 기인한 자속에 의해 강하게 자기 포화시킨다. 결과적으로, 극들 간에 분포된 영구 자석의 자속이 증가한다. 본 발명에 따르면, 극들 간의 자화부가 자기 경로를 구성하므로써 영구 자석 플럭스의 일부가 보극의 중심 축 방향으로 분포된다. 또한, 기계가 로드되면, 자화부는 상기와 같은 방법으로 적응되어, 영구 자석의 쇄교 자속은 전기자 전류와 영구 자석으로 구성된 합성 쇄교 자속의 10 % 이상이 된다.

각각의 영구 자석의 자속은 자석의 상대적 영구성이 거의 0이기 때문에, 보극의 중심축 방향을 따라 들어가는 전기자 자속을 없애고 자석 방향으로 자기 저항을 증가시키는 작용을 갖는다. 그리하여, 영구 자석의 자속과 전기자 자속이 상호 대향하여 상쇄될 수 있기 때문에, 보극의 중심축 방향을 따른 합성 자속이 점점 작어지거나 또는 전기자 전류가 작을 경우에는 전기자 전류에 대향하는 방향으로 흐른다.

따라서, 보극의 중심축 방향을 따른 쇄교 자속이 점점 작아지기 때문에, 기계의 출력이 증가될 만큼 회전자에 대한 자화 요철 내에 변화가 증가된다. 한편, 전기자 플럭스는 중심에서 회전자 코어의 자화 돌출부를 통과하도록 분포된 경향이 있다. 결과적으로, 공기 갭에 대한 자속 밀도의 불균일성이 증가됨에 따라, 자화 에너지의 변화가 크게 되어 토크 및 전력 계수가 높은 기계를 제공하게 된다.

광범위한 다양한 속도로 기계를 동작시키는 데 필요한 단자 전압의 범위를 조정하는 것에 대해서는, 이하에서 그 동작을 설명하기로 한다.

본 발명에 따르면, 영구 자석이 국부적으로 보극에 매립되기 때문에, 회전자의 주변측에 있는 영구 자석의 표면적은 영구 자석이 회전자 표면의 전체 주변에 대해 정렬되어 있는 종래의 회전 기계의 표면적보다 작아지므로써, 자석에 의한 쇄교 자속 역시 점점 작아진다. 그러면, 전기자 전류 (회전 기계의 전류 성분 및 토크 전류 성분 양자 모두를 여기시킴)에 기인한 쇄교 자속이 영구 자석의 쇄교 자속에 가담되어, 단자 전압이 유도된다.

영구 자석형 회전 기계에서, 영구 자석의 자속이 전체 단자 전압을 거의 점유하기 때문에 단자 전압의 조정이 가능해진다. 반대로, 본 발명의 회전 기계는 영구 자석의 소량의 쇄교 자속을 갖기 때문에, 여기 전류를 대폭 조정하면, 단자 전압을 광범위로 조정할 수 있게 된다. 즉, 여기 전류 성분이 조정될 수 있으므로써, 단자 전압은 속도에 대응하는 전원 전압보다 작어져서, 회전 기계는 정전압의 전원 하에서 광범위로 변화할 수 있는 속도로 동작할 수 있게 된다.

또한, 각 영구 자석 자속의 일부가 상기 단락 회로를 형성하는 상술한 자화부를 통하여 누설되기 때문에, 영구 자석 내의 반자성장을 감소시킬 수 있다. 그리하여, 영구 자석의 B(자기장)-H(자계 강도) 특성을 나타내는 감자(demagnetizing) 곡선 상의 동작점이 높아져서 (투자 계수가 크게 됨), 온도 및 전기자 반응 양자 모두에 상관한 내감자(demagnetizing-proof) 특성이 향상된다. 특히, 보극축 방향으로 자속을 형성하는 전기자 전류에 의해 영구 자석의 자속을 상쇄하게 되는 경우, 감자 필드(demagnetizing field)가 자석에 인가되더라도 회전자의 감자를 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 영구 자석이 회전자 코어에 매립되기 때문에, 영구 자석이 보유하는 메카니즘으로서 동작하므로써, 회전 기계의 고속 동작을 보장할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 자기 저항형 회전 기계에 있어서,

전기자 권선을 갖는 고정자,

회전자 코어를 갖고 그 원주 방향에 자기 불평형이 제공되는 회전자, 및

상기 회전자 코어 내에 배치되며, 상기 회전자에 규정된 인접하는 극들(poles) 사이를 지나는 상기 전기자 권선의 자속(flux)을 상쇄(negate)시키기 위한 다수의 영구 자석 - 상기 영구 자석의 각각은 상기 회전자의 자화를 촉진시키기 위해 한 방향과 다른 한 방향으로 자화됨 - ,

을 포함하며,

상기 전기자 권선이 여자되지 않았을 때에 상기 영구 자석의 자속의 80% 이상이 상기 회전자에 분배되고, 상기 기계가 로드되었을 때에 상기 영구 자석의 쇄교(interlinkage) 자속이 전기자 전류 및 영구 자석으로 이루어진 합성 쇄교 자속의 5% 이상이 되도록 상기 회전자 코어 내의 자성 부분을 보장하는 자기 저항형 회전 기계가 제공된다.

이러한 회전 기계의 기본 기능은 전술한 회전 기계의 기본 기능과 유사하지만, 전기자 권선이 여기되지 않을 때 영구 자석의 자속의 80% 이상이 회전자 내에 분산되기 때문에, 유도 전압은 훨씬 작다. 결과적으로, 전원 장치 내에 단락 회로가 발생하는 등의 경우에도, 영구 자석에 의해 유도되는 전압으로 인한 전류가 매우 작아서, 기계가 과도하게 타거나 파손되는 것이 방지된다. 또한, 자석의 자속에 의해 유발되는 고정자 코어 손실이 더 작아지기 때문에, 언로딩된 경우나 미세하게 로딩된 경우에 기계의 효율이 개선될 수 있다.

또한, 기계가 로딩되면, 영구 자석의 쇄교 자속이 전기자 권선과 영구 자석으로 구성되는 합성 쇄교 자속의 5% 이상이 되도록, 자성부가 조절된다. 로딩의 경우에는 자석의 자속과 전기자 전류가 상쇄되므로, 보극의 중심축 방향으로의 합성 자속이 감소된다.

따라서, 중심축 방향으로의 쇄교 자속이 감소되기 때문에, 회전자 주위에서의 자기 불균일이 강화되어 기계의 출력이 증가된다. 동시에, 보극의 중심축 방향으로의 쇄교 자속이 감소하기 때문에, 단자 전압이 저하되어, 기계의 출력 계수가 향상될 수 있다. 또한, 전류 자속은 보극의 중심을 통과하도록 분산된다.

상기로부터, 본 발명에서 갭의 자속 밀도의 변화량이 증가할수록, 자기 에너지의 변화량도 증가하여, 토크 및 출력 계수가 커진다.

또한, 이러한 회전 기계는 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. 각각의 영구 자석의 자속의 거의 대부분이 단락 회로의 자성부를 통해 누설되므로, 영구 자석 내에서의 반자성 자기장을 현저하게 감소시킬 수 있다. 따라서, 영구 자석의 B(자기 자속)-H(자기장의 세기) 특성을 나타내는 감자 곡선 상의 동작점도 상승하기 때문에 (투자 계수가 커짐), 50 내지 200℃의 온도에서 온도 특성이 열화된 영구 자석을 사용할 수 있다. 고온 대기 내에서 정격 전류의 2배 또는 3배의 큰 전류가 흐르는 경우에도, 전기자 반응에 의해 영구 자석이 감자되지 않는다. 특히, 정격 토크 전류가 존재하는 경우에서도, 보극 방향으로의 자속을 형성하는 전기자 전류에 의해 영구 자석의 자속을 상쇄시키는 경우에서, 정상 토크의 수 배에 달하는 최대 토크를 얻기 위해 전기자 전류를 증가시키면, 영구 자석의 쇄교 자속의 반대 방향으로의 갭 자속이 전기자 전류에 의해 생성된다. 이러한 경우에서, 본 실시예의 회전 기계는 영구 자석이 감자되지 않고 사용될 수 있게 한다.

또한, 이러한 회전 기계 내에서, 영구 자석은 회전자 코어 내에 매립되므로, 회전자 코어는 영구 자석의 유지 기구의 역할을 하여, 회전 기계가 고속 동작할 수 있게 한다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 자기 저항형 회전 기계(reluctance type rotating machine)로서,

전기자 권선을 구비하는 고정자;

회전자 코어를 구비하는 회전자 -상기 회전자의 원주 방향으로 자기 불균일이 제공됨 - ; 및

회전자 코어 내에 배열되어, 회전자 내에 제공된 인접 극들 사이를 통과하는 전기자 권선을 부정하기 위핸 복수의 영구 자석 -각각의 영구 자석은 회전자의 자화 방향과 상이한 방향으로 자화됨 -

을 포함하고, 공기 갭에 있는 영구 자석의 자기 자속에 있어서, 영구 자석의 자기 자속 밀도의 기본파에서의 최대값은 0.2 내지 0.6T 인 회전 기계가 제공된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기의 회전 기계에 있어서, 영구 자석의 자화 방향이 회전자의 원주 방향과 실질적으로 동일한 회전 기계가 제공된다. 이러한 경우, 극들을 통과하는 여기 전류의 자속 성분이 영구 자석의 자화 방향과 실질적으로 직각으로 교차하게 되어, 각각의 극들에서 전류에 의한 자기 포화가 용이하게 되고, 따라서 자기 저항 토크는 더 커지게 된다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 제1 비자성부를 가지는 회전자가 인접 극들 간에 제공된다. 각각의 보극에 제1 비자성부가 제공됨에 따라, 보극 방향으로의 자기 저항이 상당이 증가된다. 따라서, 갭에서의 자속 밀도에 큰 불균일이 생성되어, 자기 에너지의 변화량이 커지고, 따라서 기계의 출력도 커진다.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 각각의 극의 피치들의 간격은, 극의 중심으로부터 인접 극의 중심까지의 원주 거리에 대응하는 극의 피치의 0.3 내지 0.5 배이다.

이러한 방식으로 극과 보극을 설치하면, 회전자의 위치에 따른 갭 자속 밀도의 변화량을 효과적으로 증가시킬 수 있으며, 고출력의 회전 기계가 제공될 수 있다.

본 발명의 제7 양태에 따르면, 회전자는, 인접 극들 간의 주변에 각각 형성되어 인접 극들을 접속시키는 자성부를 가진다. 이러한 자성부를 제공함에 따라, 자기 재료는 고정자의 코어에 대해 회전자의 주변 전체로 균일하게 분산될 수 있다. 결과적으로, 슬롯 리플이 감소되면서, 고정자의 슬롯에 의해 유발되는 자기 저항의 변화량은 더 작아진다. 또한, 회전자의 평활면은 편차 손실이 감소될 수 있게 한다. 또한, 보극 외부의 자성부로 인해, 전기자 전류에 의해 생성되어 영구 자석에 작용하는 소거 자기장을 제한할 수 있다.

본 발명의 제8 실시예에 따르면, 반경 방향에 있는 영구 자석의 각각의 내부를 통해 누설되는 자속을 감소시키기 위한 제2 비자성부가 회전자에 제공된다. 각각의 영구 자석의 내부의 끝에 비자성부를 제공함으로써, 자속이 자석으로부터 누설되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기계의 특성을 현저하게 열화시키지 않고서 영구 자석의 체적을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 제9 양태에 따르면, 상기 인접하는 극 간의 상기 제1의 비자성 부분은 상기 영구 자석 외측의 자기 저항을 현저하게 증가시키지 않도록 배치된다.

제1의 비자성 부분이 자석 외측의 자기 저항을 증가시키지 않으므로, 영구 자석이 소량임에도 불구하고 충분한 자속을 보증할 수 있다.

또한, 제1의 비자성 부분에 의해, 영구 자석의 자속은 전기자 권선이 여기되지 않은 경우에 고정자에 대향하는 회전자의 표면에 분포된다. 부하 전류에 기인하는 자속이 중복된 때, 극과 보극 간의 각 자성 부분 및 외부 자성 부분이 자기 포화되어, 고정자에 근접한 영구 자석의 자속이 고정자와 쇄교한다. 따라서, 기계가 로드되지 않은 때, 영구 자석의 쇄교 자속에 기인하는 유도 전압이 매우 작게 되어, 영구 자석의 자속이 로드 상태 하에서 효율적으로 이용될 수 있다.

본 발명의 제10 양태에 따르면, 상기 회전자의 보극 외측의 갭 길이는 극 외측의 갭 길이 보다 크다.

극 외측의 갭 길이가 보극 외측의 갭 길이보다 작기 때문에, 자기 불평형이 더욱 확대되어, 자기 저항 토크가 증가한다. 전기자 권선이 여기되지 않으면, 전기자 권선과 쇄교하는 영구 자석의 자속이 감소되어 보극 외측의 갭 길이가 비교적 길기 때문에 인접하는 극 간의 자성 부분을 통해 회전자 코어에 근접한다.

기계가 로드될 때 전류의 자속이 중복된 경우, 회전자는 국부적으로 자기 포화되어, 로터에 근접한 영구 자석의 자속이 고정자와의 쇄교를 초래한다. 따라서, 기계가 로드되지 않은 경우, 영구자석의 쇄교 자속에 기인하는 유도 전압이 매우 작아, 영구 자석의 자속이 기계의 로드 상태 하에서 효율적으로 증가될 수 있다.

본 발명의 제11 양태에 따르면, 자기 저항형 회전 기계는, 인접하는 극간의 중심축 방향에서의 전기자 전류에 의한 자속과 상기 영구 자석의 자속이 서로 상쇄되어 중심축 방향에서의 합성 자속이 실질적으로 제로와 동일한 것을 특징으로 한다.

부하 전류의 인가시, 전기자 전류의 자속이 영구 자석의 플럭스와 상쇄되어, 보극의 중심축에서의 합성 자속이 제로로 된다. 따라서, 보극의 중심축에서의 자속에 의해 유도된 전압도 제로로 된다. 따라서, 단자 전압이 극의 방향에서의 자속에 의해 유도되므로, 회전 기계에 저 전압 및 고 출력이 제공될 수 있다.

또한, 일정한 출력 특성이 용이하게 얻어질 수 있다. 자기 저항 토크가 전기자의 여기 전류와 토크 전류 성분 양쪽의 생성물일 때, 여기 전류, 토크 전류 성분 및 회전 속도에 의해 출력이 얻어진다. 서로 반비례하는 회전 속도에 대하여 전기자 전류 성분 (여기 전류)을 조정하여, 보극의 중심축 방향에서의 합성 자속이 제로가 되도록 보극 축 방향에서의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분(토크 전류)을 일정한 값으로 고정함으로써, 토크 타임스 회전 속도가 일정한 경우에 일정한 출력 특성이 달성될 수 있다.

본 발명의 제12 양태에 따르면, 인접하는 극 간의중심축 방향에서 자속을 형성하는 전기자 전류 성분이 최대가 되는 조건하에서, 인접하는 극간의 중심축 방향에서의 전기자 전류 성분에 의한 자속과 상기 영구 자석의 자속이 서로 상쇄되어 상기 중심축 방향에서의 합성 자속이 실질적으로 제로와 동일하다.

이 경우, 회전 기계의 최대 전류는 직각으로 교차하는 2개의 벡터 성분, 즉 보극의 중심축 방향에서의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분과 극의 방향에서의 자속을 형성하는 다른 전기자 전류로 분할된다. 전기자(합성 벡터)의 최대 전류가 45도의 각도로 보극의 중심축 방향에서의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분과 교차할 때, 최대의 자기 저항 토크가 얻어질 수 있다. 본 발명의 회전 기계는 이러한 전류 위상에서, 보극의 중심축 방향에서의 전기자 전류의 자속이 영구 자석마다의 자속과 상쇄하고, 결과로서 생기는 보극 방향에서의 합성 자속이 실질적으로 제로가 되는 방식으로 구성된다. 따라서, 유도 전압이 고 회전 속도 범위에서 기계의 작동 중에 상승된 때, 기계는 극의 방향에서의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분(즉, 여기 전류 성분)이 작게 조정되게 하여, 일정한 유도 전압을 얻을 수 있다. 따라서, 광범위한 가변 속도로 기계를 작동시킬 수 있고, 일정한 출력을 유지하면서 고 역률을 실현할 수 있다.

본 발명의 제13 양태에 따르면, 상기 기계가 쇼트 회로에서 전기적으로 접속되었을 때에 상기 영구 자석의 자속에 의해서 형성된 전기자 전류와 결합되어, 상기 전기자 전류에서 얻어지는 쥴 손실로부터 유도된 열이 상기 기계에서 열적으로 허용되는 값 미만 또는 상기 전기자 전류에 의해서 생성된 제동력이 상기 회전 기계에서 허용되는 값 미만이 되도록 상기 영구 자석의 자속과 제로 쇄교하는 전기자 전류의 졍우에 있어서의 상기 영구 자석에 의해서 형성된 상기 자속의 쇄교가 결정된다.

전기자 권선과 쇄교하는 영구 자석의 자속이 전기 단락 사고가 인버터, 단자 등에서 생긴 때에 존재하는 경우, 회전자의 회전이 유도 전압을 발생시키게 한다. 이러한 유도 전압에 의해, 단락 전류가 연소시에 전기자 권선에 흐르거나, 또는 장치의 동작이 과도한 제동 토크에 의해 로크될 수 있다. 제1 및 제2 형태의 발명에 따르면, 기계의 고출력이 영구 자석의 적은 수로부터 쇄교 자속에 의해 달성되기 때문에, 각각 허용치 미만의 단락 전류와 제동 둘다를 수립하기 위해 유도 전압을 감소시킬 수 있다. 따라서, 단락 사고가 일어난 경우에도, 회전 기계 및 장치의 문제를 방지할 수 있을 것이다.

본 발명의 제14 양태에 따르면, 영구 자석은 상기 인접하는 극간에 배열되고, 상기 극 간의 제1의 비자성 부분에는 도전 재료가 제공된다.

제1의 비자성 부분 내의 도전 재료의 배열에 따라, 회전자가 회전계에 동기하지 않을 때에 도전 재료에 와류(eddy current)가 발생되어, 회전자가 동기 회전될 수 있다. 즉, 회전 기계의 자기 시동 및 안정 회전이 달성될 수 있다.

본 발명의 제15 양태에 따르면, 회전자의 주변에는 상기 회전자의 축 방향으로 연장하는 다수의 도전 부재가 제공된다.

유도 전류가 기계의 동기 동작시에 도전 부재에 흐르므로, 회전 기계의 자기 시동 및 안정 회전이 실현될 수 있다. 또한, 인버터의 구동시에 고조파 전류에 의한 와류를 흡수할 수 있다.

본 발명의 제16 양태에 따르면, 자기 저항형 회전 기계는 회전자의 각 축 단부들 상에 배열된 한 쌍의 자성 단부 링(a pair of magnetic end rings)을 더 포함한다.

회전자가 전기자 전류에 의해 회전자 코어 내의 각 영구 자석의 자화 방향에 대향하는 방향에서의 전기자 반응계에 종속된 때, 영구 자석의 자속의 일부는 축 방향으로 코어에 각각 흐르는 폐쇄된 자로를 형성하여, 단부 링 내로 들어가 코어로 복귀한다. 즉, 누설 자속이 효과적으로 생성될 수 있기 때문에, 전기자 권선과 영구 자석 간의 쇄교 자속 량을 조정할 수 있어, 단자 전압이 전기자 전류에 의해 용이하게 제어될 수 있다. 또한, 회전자 코어와 각 단부 링 간의 청정도를 제어함으로써 유효 자속에 대한 누설 자속의 비율을 조정할 수 있다.

본 발명의 제17 양태에 따르면, 본 발명의 목적이 다음과 같이 구성된 자기 저항형 회전 기계에 의해 달성될 수 있다.

즉, 자기 저항형 회전 기계는,

전기자 권선을 가진 고정자,

회전자 코어를 갖고 그 원주 방향에 자기 불평형이 제공되는 회전자, 및

상기 회전자의 각 극의 방향을 따라 상기 회전자 코어 내에 배치되며, 상기 회전자에 규정된 인접하는 극들 사이를 지나는 상기 전기자 자속을 상쇄시키기 위한 다수의 영구 자석

을 포함하며,

상기 인접하는 극 간의 각 보극은 상기 회전자의 반경 방향에서 상기 극의 외면에 대하여 오목한 외면을 갖는다.

상기 발명에 따르면, 회전자의 보극(또는 인터-극 부분)마다의 외면이 회전자의 반경 방향에서 극(또는 자기 극 부분)의 외면에 대하여 리세스되기 때문에, 고정자와 회전자 간의 회전자의 반경 방향의 갭 길이가 변화하여, 자기 불평형이 회전자에 대하여 형성된다. 한편, 영구 자석이 보극(즉, 보극 부분)을 지나는 전기자 자속을 상쇄시키기 위해 자화되기 때문에, 각 보극을 따른 방향으로 각 자기 저항이 증가된다. 따라서, 고정자와 회전자 간의 갭에서의 자속 밀도에서 불평형이 생성되어, 큰 토크가 자기 에너지의 최종 변화에 의해 회전 기계에서 생성될 수 있다.

본 발명의 제18 양태에 따르면, 제17 형태의 회전 기계에 있어서, 상기 영구 자석 각각은 상기 회전자의 반경 방향에서의 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이에 상기 회전자 코어의 일부분이 배치되도록 배열된다.

본 발명의 제19 양태에 따르면, 제18 형태의 회전 기계에 있어서, 상기 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이의 부분은 상기 전기자 자속에 의해서 자기적으로 포화되는 반경 두께를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 제20 양태에 따르면, 제18 형태의 회전 기계에 있어서, 상기 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이의 부분은 그 중심에서 상기 보극의 반경 두께 보다 작은 반경 두께를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 제21 양태에 따르면, 제18 형태의 회전 기계에 있어서, 상기 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이의 부분이 임의의 반경 두께를 가짐으로써 상기 전기자 권선으로 전류가 흐르지 않을 때에 상기 전기자 권선과 연결되는 상기 영구 자석의 자속의 갭 자속 밀도가 0.1T와 동일 또는 그 미만이 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구성의 제18 내지 제21 형태와 마찬가지로, 각 영구 자석과 회전자의 외측 주변 사이의 코어 부분의 제공에 따라, 전기자 전류가 제로일 때, 즉 기계가 로드되지 않은 때 자석으로부터의 자속이 회전자 코어에 가까워진다. 따라서, 전기자 권선의 유도 전압이 실질적으로 제로와 동일하므로, 회전 기계는 고정자 측으로부터 제동되는 일없이 회전자가 일정한 속도로 회전할 수 있게 한다. 또한, 회전자의 회전 중에 전기자 권선, 인버터 등에 전기 단락이 생기더라도, 유도 전압이 실질적으로 제로와 동일하므로 단락 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 회로가 단락되더라도, 과도한 제동력이 생기는 것과 전기자 권선이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 기계가 로드된 때, 극 방향의 전기자 자속이 영구 자석 외측의 외측 코어 부분을 부분적으로 통과하여, 각각의 보극이 보극의 양 단부에서 원주 방향으로 자기적으로 포화된다. 따라서, 영구 자석의 자속은 회전자의 외부에 분포되고 전기자 권선과 쇄교하여, 기계의 출력 및 역률이 향상될 수 있다.

본 발명의 제22 양태에 따르면, 제18 내지 제21 형태 중 어느 하나의 기계에 있어서, 상기 영구 자석 각각은 상기 회전자 코어의 일부분외에 상기 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이의 공간을 형성하도록 배열된다.

본 발명의 제23 양태에 따르면, 스페이스는 비자성 재료로 채워져 있다.

본 발명의 제24 양태에 따르면, 상기 회전자 코어의 각 보극 부분에는 캐비티가 형성되어 있다.

본 발명의 제25 양태에 따르면, 상술한 본 발명의 목적이 다음과 같이 구성된 자기 저항형 회전 기계에 의해 달성될 수 있다.

즉, 자기 저항형 회전 기계는:

전기자 권선을 가진 고정자,

회전자 코어를 가지며, 그 원주 방향에 자기 불평형이 제공되며 권수에 의해서 상기 회전자 코어 내의 극과 보극을 규정하는 회전자, 및

상기 회전자의 각 극의 방향을 따라 상기 회전자 코어 내에 배치되며, 상기 회전자에 규정된 인접하는 극들 사이를 지나는 전기자 자속을 상쇄시키기 위한 다수의 영구 자석, 및

상기 회전자 코어의 주변부에 배열되며 내부에서 유도 전류를 발생시키기 위한 도체

를 포함한다.

도체의 상술한 구성에 따라, 유도 전동력이 기계의 시동시의 전자기 유도에 따라 도체에 생성되어, 회전 기계의 자기 시동을 달성할 수 있다.

한편, 영구 자석이 자화되어 보극을 지나는 전기자 자속과 상쇄되므로, 각 보극을 따르는 방향의 각 자기 저항이 증가되어 고정자와 회전가 간의 갭에서 자속 밀도의 불평형이 생긴다. 따라서, 큰 토크가 자기 에너지의 최종 변화에 의해 회전 기계에서 발생될 수 있다.

본 발명의 제26 양태에 따르면, 제25 양태의 기계에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자의 축 방향으로 연장하도록 상기 회전자 코어의 각 극의 외면의 부근에 매립된 다수의 자기 바(a plurality of magnetic bars)로 구성된다.

이 경우, 자기 바가 도체로서 제공됨으로써, 기계는 그들의 도전률에 의해 자기 시동이 가능하다. 또한, 바가 자성 물질로 이루어짐에 따라, 극에 흐르는 자속(주 자속)의 밀도가 감소되지 않아, 기계 토크에 영향을 미칠 가능성이 없다.

본 발명의 제27 양태에 따르면, 제26 양태의 기계에 있어서, 상기 회전자는 상기 회전자의 반경 방향에서의 상기 영구 자석의 외측의 각 코어 부분에 형성된 캐비티를 갖는다.

이 경우, 자기 회로가 각각의 캐비티에 의해 중단되어, 보극의 자기 저항이 또한 증가된다. 따라서, 각 폭과 각 인터폭 간의 자기 에너지의 변화가 매우 증가되어 큰 토크가 발생된다.

본 발명의 제28 양태에 따르면, 제27 양태의 기계에 있어서, 상기 회전자 코어에는 각 보극의 외면의 부근에 상기 회전자의 축 방향으로 연장하며 내부에서 유도 전류를 발생시키는 다수의 비자성 도체 바가 제공된다.

이 경우, 비자성 도체 바를 추가함으로써, 기계의 자기 시동 특성이 또한 진보된다. 또한, 바의 비자성은 보극의 자기 저항이 더욱 증가되게 하여, 자기 에너지의 변화가 더욱 증가된다.

본 발명의 제29 양태에 따르면, 제28 양태의 기계에 있어서, 상기 회전자의 캐비티는 상기 회전자의 축방향으로 연장하며 내부에서 유도 전류를 발생시키는 다수의 비자성 도체 바로 채워져 있다.

이 경우, 자기 회로가 각 캐비티 내의 비자성 도체 바에 의해 증단되므로, 보극의 자기 저항은 보극에만 캐비티를 제공하는 경우와 비교하여 더욱 증가된다. 또한, 본질적으로 회전자의 강도는 캐비티 내에 바를 매립함으로써 향상된다.

본 발명의 제30 양태에 따르면, 제25 양태의 기계에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자의 축 방향으로 연장하도록 상기 회전자 코어의 각 극의 외면 부근에 매립된 다수의 깊은 홈의 자성 바 및 상기 회전자의 축 방향으로 연장하도록 상기 회전자 코어의 각 보극의 외면 부근에 매립된 다수의 비자성 바를 포함한다.

이 경우, 도전성 바가 회전자 코어의 주변 전체를 따라 매립되므로, 배타적 시동 케이지를 이용하는 경우와 마찬가지의 시동 능력이 바들의 도전률에 의해 얻어질 수 있다. 또한, 극 및 보극에 대한 각각의 재료 선택에 따라, 각 극과 각 보극 간의 자기 저항 차가 증가된다. 따라서, 자기 에너지의 변화가 더욱 증가된다.

본 발명의 제31 양태에 따르면, 제25 양태의 기계에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자의 축 방향으로 연장하도록 상기 회전자 코어의 각 보극의 외면 부근에 매립된 다수의 비자성 바로 구성된다.

이 경우, 보극의 자기 저항은 비자성 바의 비자성에 의해 증가된다. 또한, 극에는 바가 제공되지 않으므로, 회전자의 구조는 간단해진다.

본 발명의 제32 양태에 따르면, 제25 양태의 기계에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자 코어의 외면을 커버하도록 설계된다.

이러한 경우, 유도된 전류는 기계의 작동시 도전체의 도전율로 인해 회전자의 외곽 주변에서 유연하게 흐르므로, 기계는 스스로 작동할 수 있다. 또한, 회전자가 도전체로 덮히므로, 회전자의 기계적 강도는 개선될 수 있다.

본 발명의 제33 양태에 따르면, 도전체는 회전자 코어의 전체 외곽 면을 덮도록 원통 형태를 갖는다.

다음으로, 개선된 자기 작동 능력 외에도, 원통형 도전체는 그 단순한 구조로 기계적 강도가 개선되도록 한다.

본 발명의 제34 양태에 따르면, 제32 양태의 기계에서, 도전체는 극의 외곽 면과 접속된 복수의 셀 부재로 구성되어 보극을 덮는다.

이러한 경우, 셀 부재는 극의 외곽 면과 접속되므로, 회전자의 회전 동안의 공기 저항 [또는 풍손(windage loss)]은 감소되어 회전자의 회전 효율을 개선한다.

본 발명의 제35 양태에 따르면, 제25 양태의 기계에서, 도전체는 회전자의 각각의 보극의 외곽 면의 부근에 배치되고 회전자의 원주 방향을 따라 굴곡된다.

이러한 경우, 기계가 동작을 시작하는 경우, 보극에서의 유도된 전류 흐름이 회전자의 자체 작동을 가능하도록 한다.

본 발명의 제36 양태에 따르면, 제25 양태의 기계에서, 도전체는 회전자 코어의 원통형 부분내에 형성된 복수의 슬릿을 가지고 회전자의?? 원주 방향을 따라 배치된다.

슬릿의 형성으로 인해, 기계의 작동시의 유도된 전류는 축의 긴 방향 경로 및 회전자의 원주 방향을 한정하면서 흐른다. 결과적으로, 전기자 권선과 회전자 사이의 자기 결합은 보강되어 회전자에 대한 큰 시작 토크를 제공한다.

본 발명의 제37 양태에 따르면, 제36 양태의 기계에서, 도전체는 회전자 코어의 외곽 면을 덮도록 형성된다.

이러한 경우, 유도된 전류가 회전자의 외곽 주변을 유연하게 흐르므로, 기계의 자기 작동을 한층 촉진한다. 또한, 회전자가 도전체로 덮히므로, 회전자의 기계적 강도는 더욱 개선될 수 있다.

다음으로, 개선된 자기 작동 능력외에도, 원통형 도전체는 단순한 구조로도 기계적 강도가 개선되도록 한다. 더욱이, 회전자의 회전 동안의 공기 저항(풍손)은 감소되어 회전자의 회전 효율을 증대시킨다.

본 발명의 제39 양태에 따르면, 제38 양태의 기계에서, 도전체는 극의 외곽 면과 접속된 복수의 셀 부재로 구성되어 보극을 덮는다.

또한 이러한 경우, 셀 부재는 극의 외면과 접속되므로, 회전자의 회전 동안의 공기 저항(또는 풍손)을 감소시키는 것이 가능한데, 여기서 회전자의 회전 효율은 증대된다.

본 발명의 제40 양태에 따르면, 제36 양태에서의 기계에서, 도전체는 회전자 코어의 각각의 보극의 외곽 면의 주변에 배치되고 회전자의 원주 방향을 따라 굴곡된다.

또한 이 경우, 기계가 작동을 시작하는 경우, 유도된 전류는 보극내에서 흐르고, 회전자의 자기-작동을 가능하도록 한다.

본 발명의 제41 양태에 따르면, 제37 또는 제38 양태의 기계에서, 도전체는 도전성 자기 재료로 제조된다.

다음으로, 회전자의 주 자속에 대한 자기 저항을 더 작게 하면서 주 자속을 더 크게 하도록 하는 것이 가능하다. 또한, 손실량(slipping)이 기계의 풀링-인 시에 더욱 작아지므로, 기계는 구동에 큰 토크가 필요로하는 부하에 대해 시작 및 풀링-인을 할 수 있다.

본 발명의 제42 양태에 따르면, 상술한 본 발명의 목적은 아래를 포함하는 저항 형 회전 기계에 의해 성취될 수 있다:

전기자 권선을 갖는 고정자; 및

회전자 코어 및 회전자 코어 외부의 환형 부재를 포함하는 회전자를 포함하되,

상기 회전자 코어는 각각이 회전자의 방사 방향에서 외부로 돌출하는 코어부를 포함하는 복수의 극 및 회전자의 원주 방향에서 인접한 극 사이에 각각 배치된 복수의 보극을 포함하며,

환형 부재는 극의 주변을 둘러싸도록 회전자 코어에 설치된다.

이러한 경우, 회전자 코어의 주변이 환형 부재로 덮히므로, 회전자의 보극은 보극의 브릿지부가 얇아지도록 보강된다. 그러므로, 브릿지 부를 통과하는 q-축 자속의 누출은 감소되어 보극의 자기 저항을 증대시킨다.

본 발명의 제43 양태에 따르면, 제42 양태의 기계에서, 회전자가 원주 방향의 극의 각각의 측면 상에서 복수의 영구 자석을 구비하고, 이는 보극을 통과하는 전기자 자속을 상쇄하도록 자화된다.

이러한 경우, 영구 자석의 자속은 q-축 자속에 대향하므로, 보극내의 자기 저항은 증대되어 기계의 출력을 개선한다.

본 발명의 제44 양태에 따르면, 제40 양태의 기계에서, 환형 부재는 자기 재료로 제조된다.

이러한 경우, d-추갸 자속은 극 부분을 용이하게 통과하여, 주 자속은 증가될 수 있다.

본 발명의 제45 양태에 따르면, 제42 양태의 기계에서, 환형 부재는 포화 자속 밀도가 회전자 코어를 형성하는 재료보다 낮은 재료로 구성된다.

이러한 경우, 결과적 회전자(회전자 코어 및 환형 부재)는 인접 극이 보극 내의 회전자 코어 재료를 통해 서로 접속되는 종래의 회전자와 비교해서 브릿지 부분내에 더 낮은 포화 자속 밀도를 갖는다. 그러므로, 자기 저항은 동일한 두께의 브릿지 부분임에도 불구하고 증대될 수 있다.

본 발명의 제46 양태에 따르면, 회전 기계의 회전자 제조 방법은 아래의 단계를 포함한다:

각각이 회전자의 방사 방향에서 외부로 돌출하는 코어부로 구성된 복수의 극 및 각각이 회전자의 원주 방향에서 인접하는 극 사이에 배치된 복수의 보극을 갖는 회전자를 마련하는 단계;

회전자의 원주 방향에서 극의 각각의 측면 상에서 자화 이전의 복수의 영구 자석을 배치시키는 단계;

자기 유닛 상에 회전자 코어를 설치하여 영구 자석을 자화하는 단계; 및

환형 부재가 극의 주변을 둘러싸는 방식으로 환형 부재를 회전자 코어에 장착시키는 단계.

상술한 방법으로 마련될 회전자 코어가 회전자의 방사 방향에서 외부로 돌출하는 극 및 각각이 인접 극 사이에 배치된 보극을 구비하므로, 회전자 코어에 부착된 자화 이전 자석을 접근시키는 것이 가능하고, 자화가 용이하며, 영구 자석에 대한 자화 동작을 촉진하는 것이 가능하다.

본 발명의 제47 양태에 따르면, 아래의 단계를 포함하는 회전 기계의 회전자를 제조하는 방법이 제공된다.

각각이 회전자의 방사 방향에서 외부로 돌출하는 코어부로 구성된 복수의 극 및 각각이 회전자의 원주 방향에서 인접하는 극 사이에 배치된 복수의 보극을 갖는 회전자 코어를 마련하는 단계;

회전자의 원주 방향에서 극의 각각의 측면 상에 자화 이후의 복수의 영구 자석을 배치하는 단계; 및

환형 부재가 극의 주변을 둘러싸는 방식으로 회전자 코어에 환형 부재를 장착하는 단계.

또한, 이러한 경우 자화된 자석을 각각이 회전자의 방사 방향에서 외부로부터 극 사이에 배치된 공간으로 용이하게 삽입하고 회전자의 조립 동작을 촉진하는 것이 가능하다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 특징은 첨부된 도면과 결부한 아래의 기재 및 첨부된 청구 범위로부터 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 종래의 자기 저항형 회전 기계를 그 방사 방향을 따라 절단한 횡단면도.

도 2는 본 발명의 제1, 제2, 제9 내지 제11 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계를 기계의 방사 방향을 따라 절단한 횡단면도.

도 3은 제1 내지 제14 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계으로서 극 축의 방향을 따른 전기자 전류로 인한 자속의 흐름을 도시한 단면도.

도 4는 제1 내지 제14 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계으로서 보극 축의 방향을 다른 전기자 전류로 인한 자속의 흐름을 도시한 단면도.

도 5는 제1 내지 제14 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계으로서 영구 자석으로 인한 자속의 흐름을 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 10는 본 발명의 제7 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 11는 본 발명의 제8 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 12는 본 발명의 제13 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 13는 본 발명의 제14 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 14는 본 발명의 제14 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 15는 본 발명의 제15 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 16은 전기자 전류가 0과 같은 경우 회전자 내의 자속의 분포를 도시한 도 15의 자기 저항형 회전 기계의 횡단면도.

도 17은 기계가 로드된 경우에 d-축의 전기자 전류로 인한 자속의 분포를 도시한 도 15의 자기 저항형 회전 기계의 횡단면도.

도 18은 기계가 로드된 경우에 q-축의 전기자 전류로 인한 자속의 분포를 도시한 도 15의 자기 저항형 회전 기계의 횡단면도.

도 19는 제15 실시예의 변형인 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 횡단면도.

도 20은 본 발명의 제16 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 21은 본 발명의 제17 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 22은 본 발명의 제18 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 23은 본 발명의 제19 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 24은 본 발명의 제20 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 25은 본 발명의 제21 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 26은 본 발명의 제22 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 27은 본 발명의 제23 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 28은 본 발명의 제24 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 29은 본 발명의 제25 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 30은 본 발명의 제26 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 31은 본 발명의 제27 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 32은 본 발명의 제28 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 33은 본 발명의 제29 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 34은 본 발명의 제30 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 35은 본 발명의 제31 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 36은 본 발명의 제32 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 37은 본 발명의 제33 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 38은 본 발명의 제34 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 39은 본 발명의 제35 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 40은 본 발명의 제36 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 41은 도 40의 회전자에 채용된 원통형 도전 부재의 전면도.

도 42는 본 발명의 제37 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 43은 도 42의 회전자에 채용된 원통형 도전 부재의 전면도.

도 44는 본 발명의 제38 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 45는 본 발명의 제39 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 46a는 본 발명의 제40 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도이고, 도 46b는 도 46a의 셀 부재(도전체)의 전면도.

도 47은 본 발명의 제41 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도.

도 48a는 본 발명의 제42 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 기계의 방사 방향으로 절단한 횡단면도이고, 도 48b는 도 48a의 셀 부재(도전체)의 전면도.

도 49는 본 발명의 제43 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계를 그 방사상의 방향을 따라 절취한 단면도.

도 50은 제43 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 단면도로서, d축의 전기자 전류에 기인하는 자속 분포를 도시한 도면.

도 51은 제43 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 단면도로서, q축의 전기자 전류에 기인하는 자속 분포를 도시한 도면.

도 52는 본 발명의 제44 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계를 그 방사상의 방향을 따라 절취한 단면도.

도 53a 내지 도 53d는 본 발명의 제44 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자를 제조하는 방법을 도시하는 개략도.

도 54는 초기 회전자의 개략 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고정자

2 : 전기자 권선

3 : 회전자

4 : 회전자 코어

5 : 공동

6 : 영구 자석

7 : 자성부

본 발명의 여러 실시예를 도면을 참조하여 설명하겠다. 실시예들 중의 일부 그룹의 공통 소자들은 각각 동일한 참조 번호들로 표시되어 있다.

<제1 실시예>

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계를 그 방사상의 방향을 따라 절취한 단면도. 도 2에서 고정자(stator)(1)는 전기자 권선(2)을 포함하고 그 안에 회전자(3)를 수용한다. 회전자(3)는 회전자 코어(4) 및 영구 자석(6)을 포함한다. 회전자 코어(4)는 자화 용이 방향 및 자화 곤란 방향 모두를 정의한다. 즉, 실시예에 따르면, 회전자 코어(4)는 복수개의 적층된 전자기 강판으로 이루어지며, 각각의 전자기 강판은 8개의 영구 자석을 수용하기 위한 공동들(5)을 갖고 있다. 8개의 공동들(8)은 교차 방식으로 배치되어, 4개의 돌출극(salient-pole)을 형성한다. 따라서, 2개의 평행 공동들(5) 사이에 개재된 각각의 코어부는 자기 돌출부를 형성하여 각각의 극(4a)(자기 극부)을 제공하고, 수직을 이루는 2개의 인접 공동들(5) 사이의 각각의 코어부는 자기 홈부를 형성하여 보극(4b)(자기 보극부)을 제공한다. 공동들(5) 내에는 영구 자석들(6)이 더 배치되는데, 각각의 영구 자석들은 인접 극들(4a) 사이 [즉, 보극(4b)]에 흐르는 전기자 전류의 자속을 상쇄하도록 자화되어 있다. 즉, 각 극(4a)의 양측의 영구 자석들(6)은 자화 방향에 있어서는 서로 동일하지만, 각 보극(4b)의 양측의 영구 자석들(6)의 자화 방향은 회전자(3)의 원주 방향으로 서로 반대이다. 바람직하게는, 영구 자석들(6)은 실질적으로 원주 방향으로 자화되며, 보다 바람직하게는, 극 축과 실질적으로 수직을 이루는 각각의 방향으로 자화된다. 영구 자석들(6)로 추천되는 것은 고 에너지 제품의 희토류 영구 자석이며, 바람직하게는, Nd-Fe-B 영구 자석이다.

각 극(4a)과 각 보극(4b)의 사이에 그리고 또한 각 영구 자석(6)의 단부와 회전자 코어(4)의 주변부 사이에, 영구 자석들(6)이 기계의 비여기(no-excitation) 상태에서 발생시키는 자속의 30 내지 60%가 회전자(3)에 분포되도록 자성부(7)가 확보된다. 영구 자석들(6)은 이 실시예에서는 회전 코어(4)의 충분히 안쪽에 배치되기 때문에, 영구 자석들(6)의 자속은 자기 경로로서의 자성부(7)를 통하여 단락 회로로 자기적으로 클로즈된다. 각 자성부(7)의 방사상의 두께 및 영구 자석(6)의 두께 및 표면 면적은, 바람직하게는, 기계가 여기되지 않은 경우에 영구 자석들(6)의 자속의 30 내지 40%가 회전자(3)에 분포되도록 결정된다. 또한, 자성부(7)의 방사상의 두께 및 영구 자석(6)의 두께 및 표면 면적은, 기계에 부하가 걸리는 경우에 영구 자석들(6)에 의한 권선(2)의 쇄교 자속이 전류 및 영구 자석들의 합성 쇄교 자속의 10 내지 60%, 바람직하게는, 30 내지 50%에 달하도록 결정된다.

또한, 자성부(7)의 방사상의 두께 및 영구 자석(6)의 두께 및 표면 면적은, 공기 갭에서의 영구 자석들(6)의 자속에 있어서, 영구 자석들(6)의 자속 밀도의 기본 파형의 최대값이 0.2 내지 0.6T, 바람직하게는, 0.35 내지 0.45T가 되도록 결정된다.

실시예에 따르면, 원주 방향으로의 극(4a)의 원형 두께(W)는 극 피치(L)(극의 중심으로부터 인접 극의 중심까지의 원주 거리)의 0.3 내지 0.5배가 되도록 설정된다.

다음은, 회전 기계의 동작을 설명한다.

도 3은 회전자 코어(4)의 극 축들의 방향을 따르는 d축 전기자 전류에 의한 자속(ψd)을 도시한다. 도시된 구조에서는, 자기 경로가 극들(4a)의 코어에 의해 구성되기 때문에, 자기 저항이 현저히 작아서 자속이 흐르기 쉽다. 도 3에서, 참조 번호(8)는 비자기 부분들 중 하나를 표시한다.

도 4는 보극들(4b)의 중심을 지나는 방사상의 축들의 방향을 따르는 q축 전기자 전류에 의한 자속(ψq)을 도시한다. 비록 보극들(4b)의 자속(ψq)은 보극들(4b)에서의 영구 자석들(6)을 지나는 자기 경로를 형성하지만, 영구 자석(6)의 상대 투자율은 거의 1과 같기 때문에 영구 자석들(6)의 높은 자기 저항의 작용으로 전기자 전류에 의한 자속이 감소된다.

영구 자석들(6)은 극 축들과 거의 수직 방향으로 자화되기 때문에, 각 영구 자석(6)의 한 극으로부터의 자속은 코어(4)의 주변부 근처의 자성부(7) 및 다음의 극(4a)을 흘러서 마침내는 자석(6)의 다른 극으로 회귀하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 자기 회로(ψma)를 형성한다. 또한, 각 자석(6)의 자속은 여유 틈새를 통하여 고정자(1)로 일부 흘러들어 가서 인접 영구 자석(6) 및 극(4a)을 통하여 자석(6)으로 회귀함으로써, 자기 회로(ψmb)를 정의한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 자석들(6)의 쇄교 자속은 보극들(4b)의 자속(ψq)과 반대 방향으로 분포되기 때문에, 자석들(6)의 쇄교 자속은 보극들(4b)로부터 들어오는 전기자 자속(ψq)에 반발하여 상호 무효화한다. 보극들(4) 위의 갭 부분에서는, 전기자 전류에 의해 생성된 갭 자속 밀도가 영구 자석들(6)의 자속 때문에 감소되어 극들 위의 갭 자속 밀도와 비교하여 크게 변화한다. 즉, 갭 자속 밀도의 변화는 회전자(3)의 위치에 대하여 증가하고, 따라서 자기 에너지의 변화가 커지게 된다. 또한, 극들과 보극들 사이의 경계에 자성부들(7)이 제공되기 때문에, 기계에 부하가 걸리는 경우에, 회전자는 부하 전류에 의해 크게 자기 포화가 된다. 그 결과, 극들 사이에 분포하는 자석들(6)의 자속은 증가하지 않는다. 따라서, 자기 저항 및 영구 자석들의 자속으로 인하여 갭 자속의 분포가 크게 불균일하게 되기 때문에, 결과적인 자기 에너지는 현저히 변화되어 큰 출력이 생성된다.

다음은, 광범위한 가변 속도로 기계를 동작시키는 데 필요한 단자 전압의 조정 범위를 설명한다.

이 실시예의 회전 기계에서 각 영구 자석은 보극부의 일부에만 배치되기 때문에, 회전자의 주변측의 영구 자석의 표면 면적은, 회전자 표면의 전체 주변부 주위에 영구 자석들이 배치되는 종래의 회전 기계의 경우보다 작고, 따라서 자석들에 의한 쇄교 자속도 감소된다.

또한, 기계가 여기되지 않은 경우에, 영구 자석들(6)의 상당한 자속이 자성부들(7)을 흘러서 회전자 코어에서 누설 자속이 된다. 그러므로, 이런 상태에서 유도 전압이 현저히 최소화될 수 있기 때문에, 기계가 여기되지 않은 경우에 코어 손실이 감소될 것이다. 또한, 권선(2)이 단락 회로로 폐쇄되는 경우에는, 과잉 전류가 작아질 것이다.

부하가 걸리는 경우에는, 전기자 전류(자기 저항 회전 기계의 토크 전류 성분 및 여기 전류 성분)에 기인하는 쇄교 자속이 영구 자석들(6)에 기인하는 쇄교 자속에 부가되기 때문에 단자 전압이 유도된다.

영구 자석형 회전 기계에서는, 영구 자석들(6)의 쇄교 자속이 전체 단자 전압을 거의 차지하기 때문에 단자 전압을 조정하는 것이 가능하다. 그와 대조적으로, 본 발명의 회전 기계는 영구 자석들(6)의 쇄교 자속이 작기 때문에, 여기 전류 성분의 광범위한 조정에 의해 단자 전압이 광범위하게 조정될 수 있다. 즉, 여기 전류 성분은 그 전압이 속도에 대응하는 전원 전압보다 작도록 조정될 수 있기 때문에, 회전 기계는 일정 전압에서의 기본 속도로부터 광범위한 가변 속도 동작이 가능하다.

또한, 회전 기계는 강제적인 필드 약화 제어에 의해 전압을 제한할 수 없기 때문에, 기계의 고속 회전에서 제어가 이루어지지 않는 경우에도 과전압이 발생할 가능성이 없다.

또한, 각 영구 자석(6)의 일부 자속(ψma)이 단락 회로의 자성부(7)를 통하여 누출되기 때문에, 영구 자석(6) 내부의 반자성 필드를 감소시킬 수 있다. 따라서, 영구 자석의 B(자속)-H(자계 세기) 특성을 나타내는 감자 곡선 상의 동작점이 상승되기 때문에(큰 투자 계수를 초래함), 온도 및 전기자 반응 모두에 대한 내감자 특성이 향상된다. 동시에, 영구 자석들(6)은 회전자 코어(4)에 내장되기 때문에, 영구 자석들(6)의 유지 메커니즘으로서 작용하고, 따라서 회전 기계는 고속 동작을 확보할 수 있다.

원주 방향으로의 극(4a)의 원형 두께(W)는 극 피치(L)(극의 중심으로부터 인접 극의 중심까지의 원주 거리)의 0.3 내지 0.5배가 되도록 설정되기 때문에, 갭의 자속 밀도의 변화를 효과적으로 증가시킴으로써 고출력 회전 기계를 달성할 수 있다.

<제2 실시예>

제2 실시예의 자기 저항형 회전 기계를 도 2를 참조하여 설명하겠다.

이 실시예에서, 제1 실시예의 부분들과 유사한 것들에 대해서는 설명을 생략하겠다.

이 실시예에 따르면, 각 극(4a)과 각 보극(4b)의 사이에 그리고 또한 각 영구 자석(6)의 단부와 회전자 코어(4)의 주변부 사이에, 영구 자석들(6)이 기계의 비여기 상태에서 발생시키는 자속의 80% 이상이 회전자(3)에 분포되도록 자성부(7)가 확보된다. 또한, 각 자성부(7)의 방사상의 두께 및 영구 자석(6)의 두께 및 표면 면적은, 각각 제1 실시예에서보다 두껍게 형성된다. 즉, 그것들은 바람직하게는 기계가 여기된 상태에서 영구 자석들(6)의 자속의 90 내지 95%가 회전자(3)에 분포되도록 결정된다.

또한, 자성부(7)의 방사상의 두께 및 영구 자석(6)의 두께 및 표면 면적은, 기계에 부하가 걸리는 경우에 영구 자석들(6)에 의한 권선(2)의 쇄교 자속이 전류 및 영구 자석들의 합성 쇄교 자속의 5% 이상, 보다 바람직하게는, 10 내지 30%에 달하도록 결정된다.

비록 제2 실시예는 기계의 기본 동작에 있어서 제1 실시예와 유사하지만, 자석들(6)에 의해 발생되는 80% 이상의 자속이 회전자(3)에 분포되기 때문에 유도 전압이 현저히 작다. 그 결과, 전원 등에 단락 회로가 초래되는 경우에도, 영구 자석들(6)에 의해 유도되는 전압에서 비롯되는 전류가 미미하여 기계가 타거나 또는 과도하게 제동되지 않는다.

더욱이, 제2 실시예의 회전 기계는 다음과 같이 동작한다. 각 영구 자석(6)의 거의 모든 자속이 단락 회로의 자성부(7)를 통하여 누출되기 때문에, 영구 자석(6) 내부의 반자성 필드를 현저히 감소시킬 수 있다. 따라서, 영구 자석의 B(자속)-H(자계 세기) 특성을 나타내는 감자 곡선 상의 동작점이 또한 상승되기 때문에(큰 투자 계수를 초래함), 50 내지 200℃의 온도에서 열화된 온도 특성을 갖는 영구 자석들을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 고온 환경에서 정격 전류의 2 또는 3배 큰 전류가 흐르는 경우에도, 열화된 온도 특성에도 불구하고 그 전기자 반응 때문에 감자되지 않고 높은 자기 에너지 제품(40 MGOe)을 갖는 Md-Fe-B 자석을 사용할 수 있다.

<제3 실시예>

도 6은 본 발명의 제3 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 방사상의 단면도이다.

이 실시예에 따르면, 기하학적 불균일성을 갖는 회전자 코어(4)가 제공된다. 다른 구성들은 제1 및 제2 실시예의 것들과 유사하기 때문에, 중복되는 설명을 생략하겠다.

기하학적 불균일성을 제공함으로 인하여, 갭 주위의 자속 분포의 변화가 더 커지며, 따라서, 자기 저항 토크가 더 증가된다.

<제4 실시예>

도 7은 본 발명의 제4 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 방사상의 단면도이다.

이 실시예에 따르면, 각 보극(4b)의 중심에, 제1 비자성 부분으로서 팬형(fan-shaped) 부분을 갖는 공동(8)이 있는 회전자 코어(4)가 제공된다. 각 공동(8)의 주변부 상에는 극(4a)과 인접 극(4a)을 자기적으로 접속하도록 동작하는 자성부(9)가 제공된다. 다른 구성들은 제1 실시예의 것들과 유사하기 때문에, 중복되는 설명을 생략하겠다.

팬형 공동(8)에 의해 인접 극들 사이에 비자성부가 정의되지 않기 때문에, 보극 방향으로의 자기 저항이 현저히 증가된다. 그 결과, 자기 저항 토크가 현저히 증가된다. 더욱이, 보극들(4b)로부터의 자석들의 쇄교 자속이 팬형 공동들(8)에 의해 제한된다. 그러므로, 영구 자속들 및 전류에 기인하는 토크는 감소하지만, 자기 저항 토크는 증가한다. 즉, 토크와 전류 모두를 저하시키지 않고서, 영구 자석들(6)에 기인하는 유도 전압을 감소시키는 것이 가능하다.

또한, 인접 극들(4a)을 서로 접속하는 자성부들(9)을 제공함으로 인하여, 회전자 코어(4)는 고정자(1)의 코어 이(core teeth)에 대하여 회전자(3)의 전체 주변부에 걸쳐서 균일하게 확산된다. 그 결과, 고정자(1)의 슬롯들에 의해 야기되는 자기 저항의 변화는 슬롯 리플을 감소시키는 동안에 작아진다. 또한, 회전자(3)의 매끄러운 표면은 풍손(windage loss)이 감소될 수 있게 해준다. 또한, 보극들(4b) 외부의 자성부들(9) 때문에 영구 자석들(6)에 작용하는 전기자 전류에 의해 야기되는 감자 필드를 제한하는 것이 가능하다.

<제5 실시예>

도 8은 본 발명의 제5 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 방사상의 단면도이다.

이 실시예의 회전 기계에서는, 단축된 영구 자석(6) 및 제2 비자성부로서의 알루미늄 재료(12)가 회전자 코어(4)의 각 공동(5)에 제공된다. 다른 구성들은 제1 및 제4 실시예의 것들과 유사하기 때문에, 중복된 설명을 생략하겠다.

각각의 영구 자석(6)의 내측 단부에 비자기 알루미늄 재료(12)를 제공함으로 인하여, 자속이 보극 방향으로 누출되는 것을 방지할 수 있고, 따라서 자기 저항 토크의 감소가 제한될 수 있다. 또한, 코어의 내측의 영구 자석(6)으로부터의 자속의 누출을 감소시키는 것이 가능하다. 그러므로, 기계의 출력 특성을 현저히 열화시키지 않으면서 각 영구 자석의 부피를 감소시키는 것이 가능하다.

<제6 실시예>

도 9는 본 발명의 제6 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 방사상의 단면도이다.

이 실시예에 따르면, 그 주변부 상에 기하학적 불균일성을 갖는 회전자 코어(4)가 제공된다. 다른 구성들은 제1 및 제5 실시예들과 유사하기 때문에, 중복된 설명을 생략하겠다.

기하학적 불균일성을 제공함으로 인하여, 갭 주위의 자속 분포의 변화가 더 증가되고, 따라서 자기 저항 토크가 더 증가된다. 다른 동작 및 효과에 대해서는, 이 실시예는 제1 및 제5 실시예와 유사하다.

<제7 실시예>

도 10은 본 발명의 제7 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 방사상의 단면도이다.

이 실시예에 따르면, 코어(4)의 각 보극(4b)에, 회전자 코어의 주변부 근처에 2개의 영구 자석(6)이 배치되고 회전자(3)의 원주 방향으로 자화된다. 이들 영구 자석(6)은 그들의 자화 방향이 서로 반대라는 특징이 있고 보극 축의 중심의 자성부(10) 및 자기 경로로서의 자성부(9)에 의해 자기 회로를 형성하도록 배치된다. 또한, 영구 자석들(6) 및 그들 사이에 개재된 자성부(10)의 내주(inner peripheral) 측에 팬형 공동(8)이 형성된다. 다른 구성들은 제1 실시예의 것들과 유사하기 때문에, 중복되는 설명을 생략하겠다.

제1 비자기 부분으로서 팬형 공동들(8)을 제공함으로 인하여, 자석들(6) 외부의 자기 저항의 큰 증가 없이 고정자(1) 및 회전자의 외부 자성부들(9)에 영구 자석들(6)의 자속이 분포되는 회전자를 제공하는 것이 가능하다. 즉, 팬형 공동들(8)은 영구 자석들(6) 외부의 자기 저항을 증가시키지 않기 때문에, 소량의 영구 자석들에도 불구하고 충분한 자속을 확보하는 것이 가능하다.

또한, 각 영구 자석(8)의 자속은 제1 비자기 부분으로서의 각각의 공동(8)에 의해 방해를 받고 자기 경로로서의 외부 자성부(9)를 통하여 단락 회로로 폐쇄된다. 부하 전류에 기인하는 자속이 중첩되는 경우, 극(4a)과 보극(4b) 사이의 각각의 자성부(7) 및 외부 자성부(9)는 자기 포화되고, 따라서 회전자(3)를 포위하는 영구 자석들(6)의 자속은 고정자(1)의 전기자 권선(2)과 쇄교한다. 그러므로, 기계에 부하가 걸리지 않는 경우, 영구 자석들(6)의 쇄교 자속에 기인하는 유도 전압은 매우 작고, 따라서 영구 자석들(6)의 자속은 부하 조건하에서 효과적으로 이용될 수 있다. 다른 동작 및 효과에 대해서는, 이 실시예는 제1 실시예와 유사하다.

<제8 실시예>

도 11은 본 발명의 제8 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 방사상의 단면도이다. 이 실시예의 회전 기계는, 회전자 코어(1)와 고정자(1) 사이의 갭에 있어서는, 방사상의 방향으로의 보극(4b) 주위의 갭 길이가 극(4a) 주위의 갭 길이보다 긴 것이 특징이다. 예를 들면, 극(4a)의 갭 길이(1a)는 0.6 ㎜이고, 보극(4b)의 갭 길이(1b)는 1.8 ㎜로 설정된다. 다른 구성들은 제1 및 제7 실시예의 것들과 유사하기 때문에, 중복되는 설명을 생략하겠다.

극(4a)의 갭 길이(1a)는 보극(4b)의 갭 길이(1b)보다 작기 때문에, 자기 불균일성이 커지고, 따라서 자기 저항 토크가 증가되지 않는다. 동시에, 보극(4b)의 원주 갭 길이 비교적 길기 때문에, 자기 경로로서의 자성부(9)를 통하여 회전자(3)를 포위하는 각 영구 자석(6)의 자속이 증가하고, 그에 수반하여 고정자 권선(2)과 쇄교하는 영구 자석(6)의 자속이 감소한다.

기계에 부하가 걸리는 때에 전류의 자속이 중첩하는 경우에, 극(4a)과 보극(4b) 사이의 각각의 자성부(7) 및 외부 자성부(9)는 국부적으로 자기 포화되고, 따라서, 회전자(3)를 포위하는 영구 자석들(6)의 자속은 고정자(1)의 전기자 권선(2)과 쇄교한다. 그러므로, 기계에 부하가 걸리지 않은 경우, 영구 자석들(6)의 쇄교 자속에 기인하는 유도 전압이 매우 작고, 따라서 영구 자석들(6)의 자속은 부하 조건하에서 효과적으로 이용될 수 있다. 다른 동작 및 효과에 대해서는, 이 실시예는 제1 및 제7 실시예와 유사하다.

<제9 실시예>

이 실시예의 회전 기계는 그 기본 구성에 있어서 도 1 내지 도 4의 제1 실시예의 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. 이 실시예에 따르면, 기계에 부하가 걸릴 때, 보극(4b)의 중심축의 방향으로의 전기자 전류의 자속이 각 영구 자석(6)의 자속을 무효화하고, 따라서 보극 방향으로의 결과적인 합성 자속은 거의 0이 된다는 근거에서 각 자성부(7)의 방사상의 두께, 영구 자석(6)의 두께 및 표면 면적, 비자성부(8)의 부피, 비자성부(8)와 코어의 주변부 사이의 자성부의 두께 등이 설정된다.

부하 전류를 인가할 때, 전기자 전류의 자속(ψq)은 영구 자석(6)의 자속(ψm)을 무효화하고, 따라서 보극의 중심축에서의 합성 자속은 0이 된다. 그러므로, 보극의 중심축에서의 자속에 의해 유도되는 전압도 역시 0이 된다. 따라서, 단자 전압은 극 방향으로의 자속에 의해 유도되기 때문에, 이 회전 기계에 대하여 저전압 및 고출력이 제공될 수 있다.

또한, 일정한 출력 특성이 용이하게 얻어질 수 있다. 자기 저항 토크는 전기자의 여기 전류 및 토크 전류 성분 양자의 곱이기 때문에, 여기 전류, 토크 전류 성분 및 회전 속의 곱에 의해 출력이 얻어진다. 회전 속도에 대한 전기자 전류 성분 (여기 전류) 서로 반비례하도록 조정함으로써, 보극 축의 방향으로의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분 (토크 전류)을 일정값으로 고정하여 보극의 중심축 방향으로의 합성 자속이 0이 되도록 하면, 토크 × 회전 속도가 일정한 일정 출력 특성이 달성될 수 있다. 다른 동작 및 효과에 대해서는, 이 실시예는 제1 실시예와 유사하다.

<제10 실시예>

이 실시예의 회전 기계는 그 기본 구성에 있어서 도 1 내지 도 4의 제1 실시예의 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. 이 실시예에 따르면, 보극의 중심축 방향으로의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분이 최대일 때, 보극(4b)의 중심축의 방향으로의 전기자 전류의 자속(ψq)은 이 각 영구 자석(6)의 자속(ψm)을 무효화하고, 따라서 보극 방향으로의 결과적인 합성 자속은 거의 0이 된다는 근거에서 각 자성부(7)의 방사상의 두께, 영구 자석(6)의 두께 및 표면 면적, 비자성부(8)의 부피, 비자성부(8)와 코어의 주변부 사이의 자성부의 두께 등이 설정된다.

이 실시예에서는, 회전 기계에 대한 최대 전류가 직교하는 2개의 벡터 성분, 즉 보극의 중심축 방향으로의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분 및 극의 방향으로의 자속을 형성하는 또 다른 전기자 전류로 나누어진다. 전기자의 최대 전류(합성 벡터)가 보극의 중심축 방향으로의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분과 45°의 각도로 교차할 경우, 최대의 자기 저항 토크가 얻어질 수 있다. 이 실시예의 회전 기계는 이 전류 위상에서 보극의 중심축 방향으로의 전기자 전류의 자속이 각 영구 자석(6)의 자속을 무효화하고 따라서 보극 방향으로의 결과적인 합성 자속이 거의 0이 되도록 구성된다. 그러므로, 기계가 높은 회전 속도 범위에서 동작하는 동안에 유도 전압이 상승되는 경우, 기계는 극의 방향으로의 자속을 형성하는 전기자 전류 성분 (즉, 여기 전류 성분)이 더 작게 조정될 수 있게 하며, 따라서 일정 유도 전압이 얻어진다. 그 결과, 일정 출력하에서 광범위한 가변 속도 동작 및 높은 전력 계수를 실현하는 것이 가능하다. 다른 동작 및 효과에 대해서는, 이 실시예는 제1 실시예와 유사하다.

<제11 실시예>

이 실시예의 회전 기계는 그 기본 구성에 있어서 도 1 내지 도 4의 제1 실시예의 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. 이 실시예에 따르면, 전기자 전류가 0인 경우에 전기자 권선과 쇄교하는 영구 자속들(6)의 다수의 자속, 각 자성부(7)의 방사상의 두께, 영구 자석(6)의 두께 및 표면 면적, 비자성부(8)의 부피, 비자성부(8)와 코어의 주변부 사이의 자성부의 두께 등이 이하의 조건을 만족하도록 설정된다. 즉, 기계가 단락 회로로 전기적으로 클로즈될 때 영구 자석들(6)의 자속에 의해 생성되는 전기자 전류와 관련하여, 상기 전기자 전류에서 비롯되는 줄 손실로부터 파생되는 열이 기계의 열 허용값보다 작거나 또는 상기 전기자 전류에 의해 생성되는 제동력이 기계의 허용값보다 작도록 상기 요소들이 결정된다.

일반적으로, 인버터, 단자 등에서 전기 단락 회로 사고가 유발될 때 전기자 권선(2)과 쇄교하는 영구 자석들(6)의 자속이 잔존할 경우, 회전자(3)의 회전에 의해 유도 전압이 발생된다. 이 유도 전압 때문에, 단락 회로 전류가 전기자 권선에 흘러서 권선이 타거나 또는 과도한 제동 토크에 의해 장치의 동작이 로크될 수 있다. 제1 및 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 기계의 고 출력이 소수의 영구 자석(6)으로부터의 쇄교 자속에 의해 달성되므로, 허용값보다 작은 단락 회로 전류 및 브레이크를 설정하기 위해 유도 전압을 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 단락 회로 사고가 발생하더라도 회전 기계 및 장치에서의 문제를 방지할 수 있다. 그 밖의 동작 및 효과에 있어서는 이 실시예는 제1 실시예와 유사하다.

<제12 실시예>

이 실시예의 자기 저항형 회전 기계는 회전자 코어(4)의 인접 극 사이에 영구 자석(6)을 배치하고 제1 비자성부인 공동(8)을 구리 또는 알루미늄 재료로 채워서 제공된다. 이 실시예의 회전 기계는 다른 구성부에 관하여는 제1 및 제4 실시예의 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

공동(8)에 구리 또는 알루미늄의 도전재를 배치함으로써, 회전자(3)가 회전 필드와 동기화되지 않을 때 도전재에 와류가 발생하므로, 회전자는 동기 회전상태로 들어갈 수 있다. 즉, 회전 기계의 자가 시동 및 안정한 회전이 실현될 수 있다. 그 밖의 동작 및 효과에 있어서는 이 실시예는 제1 및 제4 실시예와 유사하다.

<제13 실시예>

도 12는 본 발명의 제13 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 방사상 단면도이다.

이 실시예에 따르면, 회전자 코어(4)의 주변에 다수의 오리피스(orifice)가 형성되고 오리피스내에는 구리 바(13)가 삽입된다. 구리 바(13)는 전기적으로 서로 연결된 단부를 갖는다. 이 실시예의 회전 기계는 다른 구성부에 관하여는 제1 및 제4 실시예의 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

기계의 비동기 동작시 구리 바(13)에는 유도 전류가 흐르므로, 회전 기계의 자가 시동 및 안정한 회전이 실현될 수 있다. 또한, 인버터를 구동할 때 조파 전류에 의해 와류를 흡수하는 것도 가능하다. 그 밖의 동작 및 효과에 있어서는 이 실시예는 제1 및 제4 실시예와 유사하다.

<제14 실시예>

도 13 및 도 14는 본 발명의 제14 실시예의 자기 저항형 회전 기계의 회전자의 축방향 단면도이다.

이 실시예의 자기 저항형 회전 기계는 회전자 코어(4)의 양쪽 축방향 단부에 한 쌍의 자기 단부 링(12)이 배치되는 것을 특징으로 한다. 이 실시예의 회전자(3)는 회전자 코어(4)와 단부 링(12)으로 구성된다. 다른 구성부는 제1 실시예의 회전 기계와 유사하다.

이 실시예의 회전 기계는 다음과 같이 동작한다.

회전자(3)가 전기자 전류에 의해 회전자 코어(4)내의 각각의 영구 자석(6)의 자화 방향의 반대 방향으로 전기자 반응 필드를 받으면, 영구 자석(6)의 자속 Φm의 일부가 폐쇄 자기 경로(51)를 형성하는데, 각각의 경로는 축방향으로 코어(4)를 따라 단부 링(12)으로 들어가 코어(4)로 되돌아 온다. 즉, 이 실시예에 따르면, 누설 자속이 효과적으로 발생될 수 있으므로 전기자 권선(2)과 영구 자석(6)간의 쇄교 자속의 양을 조정하는 것이 가능하고, 따라서 단자 전압은 전기자 전류에 의해 쉽게 제어될 수 있다. 또한, 도 14에 도시된 것처럼, 회전자 코어(4)와 각각의 단부 링(12) 사이의 간격(13)을 제어함으로서 누설 자속 대 유효 자속의 비를 조정하는 것도 가능하다. 그 밖의 동작 및 효과에 있어서는 이 실시예는 제1 실시예와 유사하다.

<제15 실시예>

도 15a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계를 기계의 회전자의 방사 방향을 따라 자른 단면도이다. 전술한 실시예와 유사하게, 기계는 4 극의 전기자 권선(2)이 제공된 고정자(1)와 일반적으로 원통형인 회전자(3)를 구비한다. 회전자(3)의 구조에 있어, 회전자 코어(4)는 "S45C"로 호칭되는 연철과 같은 자기 재료로 된 일반적으로 원통형인 부재, 또는 일반적으로 원형 실리콘 강판인 적층 부재로 구성된다. 회전자 코어(4)에서 각각의 극 축방향을 따라 자극의 폭의 간격에는 반-화살표 형태의 공동(5)이 형성된다. 즉, 이 실시예에 따르면, 전기자 권선(2)에서 4개의 자극이 십자형으로 있으므로, 공동(5)은 극의 양 측면으로부터 각각의 극 사이에 끼워지도록 형성된다.

자기 불균일을 형성하기 위해, 코어(4)의 인접한 극들 사이에 각각 위치한 팬-형 부분, 즉 4개의 보극은 십자형 극의 외부 주변부에 비해 약간 우묵한 외부 주변부를 갖는다. 따라서, 각각의 보극의 주변부와 고정자(1) 사이에는 갭 부분(17)이 형성된다. 또한, 공동(5)은 회전자(3)의 방사 방향의 각각의 내부 단부가 서로 방해하지 않도록 형성된다.

이렇게 형성된 공동(5)에서, Nd-Fe-B 타입 자석과 같은 사각형 영구 자석(6)은 각각의 길이 방향 단부가 공동(5)의 내부 단부와 접촉하는 한편 자석(6)의 다는 길이 방향 단부들이 공동(5)에서 삼각형 공간(5a)을 만드는 방식으로 삽입된다. 상기 영구 자석(6)은 예컨대 접착제에 의해 공동(5)내에 보유된다. 각각의 자석(6)은 극 축과 직각 방향으로 자화된다. 또한, 자석(6)은 자석(6)에서 발생되는 자속 Φm이 보극의 영역으로 흐르는 전기자 권선(2)의 누설 자속에 저항하도록 배치된다. 상세히 설명하면, 각각의 극을 중심으로 양 측면의 영구 자석(6)은 자화 방향이 동일하며 극과 직각이다. 또한, 각각의 보극을 중심으로 양 측면의 영구 자석(6)은 회전자 코어(4)의 주변 방향으로 서로 반대의 자화 방향을 갖는다.

도 15b는 도 15a의 자기 저항형 회전 기계의 변형예를 도시한다. 이 회전 기계에서는 회전자 코어(4)의 보극 부분에 팬-형 공동(8)이 형성된다. 공간(5a)의 형태는 공동(8)에 방해되지 않도록 사각형으로 변경된다.

상기 자기 저항형 회전 기계는 다음과 같이 동작한다.

도 16은 전기자 권선(2)에 전류가 흐르지 않아 권선(2)으로부터의 자속이 회전자(3)에 흐르지 않는 소위 "비부하 상태"에서의 회전자(3)의 자속 분포를 도시한다. 일반적으로 영구 자석(6)이 삽입된 회전자 구조에서, 영구 자석(6) 자체에서 발생된 자속 Φma에 의해 비부하 상태에서 전기자 권선(2)에 단락 회로 전류가 흐르므로 회전자(3)에는 제동력이 가해진다. 본 실시예의 회전자(3)는 각각의 영구 자석(6) 외부의 코어 일부를 남겨두는 구조를 채용하므로, 도 16에 도시된 것처럼 자속 Φma은 각 영구 자석(6) 주위에 폐 회로를 형성하고, 그에 따라 비부하 상태에서 전기자 권선(2)에서 발생하는 유도 전압을 무효화한다. 그러므로, 회전자(3)에 제동력이 인가되지 않아 회전자(3)의 일정 상태 회전을 유지할 수 있다. 전기자 권선(2)에서 유도 전압이 발생되는 것을 방지하기 위해, 본 발명자는 삽입된 영구 자석(6)의 위치, 다시 말해, 보극의 주변 단부에서의 코어부(7)(즉, 공간(5a)과 보극의 주변부 사이의 코어부)의 두께를 조정하여 전기자 권선(2)과 쇄교하는 영구 자석(6)의 자속 밀도가 "제로(0)" 전류 상태에서 갭(17)에서 0.1<T> 이하로 되는 것이 바람직하다는 것을 실험을 통해 발견하였다.

한편, 도 17은 부하 상태에서의 회전자(3)의 자속 분포를 도시한다. 이 상태에서는 전기자 권선(2)에 전류가 흐르므로, d-축의 전기자 전류에 의해 자속 Φd이 발생된다. 자속 Φd은 자기 경로로서 회전자 코어(4)의 극에서 흐르는 본류 자속뿐만 아니라 보극의 주변부에서 코어부를 통해 한 극에서 인접 극으로 통과하는 누설 자속도 포함한다. 영구 자석(6)으로부터의 자속 Φma 및 누설 자속에 의해, 보극의 주변부에 있는 코어부(자석 부분)(7)는 자기적으로 포화된다. 그러므로, 이러한 자기 포화는 영구 자석(6)으로부터 자속 Φma이 코어부(7)를 통과하는 것을 어렵게 하므로, 자속 Φma은 인접한 영구 자석(6)의 자속과 연관되어 도 17에 점선으로 도시한 것처럼 고정자(1)를 위한 보극을 통과하는 자속 Φmb을 형성한다. 자속 Φmb이 고정자(1)로부터 회전자(3)의 보극으로 흘러가 전기자 권선(2)과 쇄교하므로, 기계의 출력 및 파워가 개선될 수 있다.

도 18은 q-축의 전기자 전류로 향하는 보극의 중심축을 따른 방향의 자속 Φq을 도시한다. 인접한 극 사이의 자속 Φq은 보극의 양 측면의 영구 자석(6) 사이를 통과하여 회전자 중심의 공간을 지나 자석(6) 사이를 다시 통과하는 자기 경로를 형성한다. 그러나, 영구 자석(6)으로부터 고정자(1) 쪽으로 작용하는 자속 Φm과 갭(17)의 증가된 자기 저항으로 인해, q-축의 전기자 전류에 의한 자속 Φq은 감소된다.

말하자면, 영구 자석(6)의 전술한 자화 방향에 의해, 자속 Φm은 먼저 회전자(3)의 각각의 극을 가로질러 보극의 코어부로부터 갭(17)을 통해 고정자(1)로 들어간 다음 반대편 자석(6)으로 되돌아오는 자기 경로를 형성한다. 또한, 영구 자석(6)의 자속 Φm은 자속 Φq과 반대 방향으로 분포하므로, 자속 Φm은 보극으로 들어가려는 자속 Φq을 밀어내는 작용을 한다. 또한, 전기자 전류로부터 유도되는 "갭" 자속 밀도가 보극 주위의 갭(17)에서의 영구 자석(6)의 자속 Φq에 의해 감소되므로, 보극 주위의 갭(17)에서의 자속 밀도와 극 주위의 자속 밀도의 차이는 더 감소된다. 즉, 이 실시예의 회전 기계는 회전자(3)의 위치에 관해 "갭" 자속 밀도에 있어 큰 변동을 가지므로, 자기 에너지의 변동이 증가한다. 따라서, 회전 기계는 갭 자속 밀도의 불균일에 의해 큰 출력을 생성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 이 실시예의 회전 기계는 비부하 또는 약한 부하 상태일 때 영구 자석(6)의 쇄교 자속을 감소시킬 수 있으므로, 유도 전압을 감소시킬 수 있으며 코어 손실도 감소될 수 있다. 따라서, 기계가 비부하 또는 약한 부하 상태일 때 고 효율 동작이 달성될 수 있다. 또한, 영구 자석(6)의 자속 Φm이 회전자 코어에 근접하므로, 자석이 탈자화되는 것을 방지할 수 있다. 자석(6)에 의해 매우 작은 전압이 유도되므로, 회전 기계는 광범위한 가변 속도로 동작할 수 있다.

또한, 전기자 권선, 인버터 등에서 전기적 단락 회로가 발생하여도, 유도 전압이 사실상 제로(0)이므로 단락 회로 전류는 흐르지 않는다. 그러므로, 단락 회로에도 불구하고 과다한 제동력이 발생하거나 전기자 권선이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이 실시예에서는 (적층판의) 회전자 코어(4)의 축 방향으로 사각형 영구 자석(6)이 삽입되어 있기 때문에 회전자(3)의 세기를 증가시키는 것이 가능하다.

전술한 실시예에서는 공동(5a)을 남겨두고 공동(5)에 영구 자석(6)이 채워져 있지만, 이 실시예의 변형예에서는 나머지 공동(5a)에 비-자기 재료(9)가 삽입될 수 있다. 변형예에서도 이 실시예와 유사한 효과가 기대된다.

<제16 실시예>

도 20은 본 발명의 제16 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계를 기계의 회전자의 방사 방향을 따라 자른 단면도이다. 전술한 실시예와 유사하게, 기계는 4 극의 전기자 권선(2)이 제공된 고정자(1) 및 고정자(1)와 통합된 회전자(3)를 구비한다. 회전자(3)에는 그 중심에 회전자 코어(4)와 맞물리는 회전자 샤프트(30)가 제공된다. 회전자 코어(4)는 "S45C"로 호칭되는 연철과 같은 자기 재료로 된 일반적으로 원통형인 부재, 또는 일반적으로 원형 실리콘 강판인 적층 부재로 구성된다. 회전자 코어(4)에서 각각의 극 축방향을 따라 자극의 폭의 간격에는 사각형 단면을 갖는 공동(5)이 형성된다. Nd-Fe-B 타입 자석과 같은 사각형 영구 자석(6)은 예컨대 접착제에 의해 공동(5)내에 고정적으로 삽입된다. 즉, 이 실시예에 따르면, 4개의 자극이 회전자(3)에서 십자형을 이루므로 영구 자석(6)은 각각의 극(4a)이 그 사이에 끼워지도록 배치된다. 이 실시예를 포함한 몇몇 실시예에서 공통적으로 회전자 샤프트(30)가 회전자 코어(4)에 삽입되었지만, 회전자(3)는 변형예에서 샤프트(30)를 위한 중심 개구를 갖지 않는 접착된 원형 코어판에 의해 제공될 수 있다.

각각의 자석(6)은 극 축과 직각 방향으로 자화된다. 또한, 자석(6)은 자석(6)에서 발생되는 자속이 팬-형 보극(4b)의 영역으로 흐르는 전기자 권선(2)의 누설 자속에 저항하도록 배치된다. 상세히 설명하면, 한 극(4a)의 양 측면의 영구 자석(6)은 자화 방향이 동일하며 극과 직각으로 자화된다. 또한, 각각의 보극(4b)의 양 측면의 영구 자석(6)은 회전자 코어(4)의 주변 방향으로 서로 반대의 자화 방향을 갖는다.

대향하는 영구 자석(6) 사이에 위치한 각각의 극(4a)의 외부면의 공간에는 이등변 팬-형 단면을 갖는 다수의(예컨대 5개) 바(20)가 회전자(3)의 축방향을 따라 그 피크가 회부로 향하도록 회전자 코어(4)에 삽입된다. 깊은 홈 바(20)는 알루미늄 함유 강철, 실리콘 함유 강철 등과 같은 도전성 자기 재료로 만들어지며, 예를 들어 도시되지 않은 도전성 판을 통해 회전자(3)의 양쪽 축상 단부에서 서로 도통하도록 되어 있다. 각각의 바(20)의 단면은 사각형일 수 있으나 타원형일 수도 있다.

자석 바(20)는 다음과 같이 동작한다. 회전 기계가 동작하기 시작할 때, 전기자 권선(2)의 자속에 의해 유도 전류가 바(20)에 흘러서 시동 토크가 회전자에 생성되어 회전 기계가 시동되게 해준다. 코어(4)와 유사하게, 각각의 자석 바(70)는 자기 재료로 형성되므로, 극(4a)에서 흐르는 자속(본류 자속)에는 영향이 없다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 한 쌍의 원형-단면 공동(21)이 각각의 극(4a)에 삽입된 자석 바(18) 그룹의 양 측면의 코어부에 형성되며 회전자(3)의 방사 방향으로 영구 자석(6) 외부에 위치한다. 공동(21)을 제공함으로써, 극(4a)과 보극(4b) 사이의 경계가 명확해져 자기 회로를 잘라낼 수 있어서, 자기 저항은 각각의 보극(4b)에서 더 증가된다. 따라서, 극(4a)과 보극(4b) 사이에서 자기 에너지의 변동이 증가되므로 큰 토크가 발생한다.

<제17 실시예>

도 21은 본 발명의 제17 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자(3)의 단면도이다.

이 실시예에 따르면, 각각의 영구 자석(6)을 위한 공동(5)과 제16 실시예의 외부 공동(8)은 하나의 사각형 공동(9)으로 대체되고 여기서 영구 자석(6)은 그 길이방향 단부가 공동(9)의 내부 단부에 접하도록 배치된다.

이 실시예의 회전자(3)의 동작은 제16 실시예와 유사하다. 즉, 각각의 공동(5)에 남겨진 공동부에 의하여 극(4a)과 보극(4b) 사이의 경계가 명확해져 자기 회로를 잘라낼 수 있다. 자석을 위한 공동(5)과 제16 실시예의 공동(8)이 이 실시예에서는 단지 하나의 공동으로 대체되므로, 제16 실시예에 비해 제조 공정 수가 감소되어 제조 비용을 절약할 수 있다.

<제18 실시예>

도 22는 본 발명의 제18 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자(3)의 단면도이다.

이 실시예에 따르면, 원형 단면을 갖는 다수의 도전성 바(23)가 제16 실시예의 회전자(3)와 외형상 유사한 회전자(3)의 외부면을 따라 보극(4b)에 삽입된다. 각각의 도전성 바(10)는 예를들어 구리, 알루미늄 등과 같은 말하자면 비-자기 재료로 만들어진다. 그러므로, 기계의 시동시 유도 전류는 보극(4b)의 외부면의 공간으로 흐른다. 따라서, 기계의 자가 시동 특성이 개선될 수 있다. 또한, 비-자기성을 가지므로, 제17 및 18 실시예와 비교하여 보극(4b)에서의 자기 저항이 더 증가하고, 극(4a)과 보극(4b) 사이의 자기 에너지의 변동이 더 증가하여 회전 기계의 출력을 개선시킨다.

<제19 실시예>

도 23은 본 발명의 제19 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자(3)의 단면도이다. 이 실시예에 따르면, 도 21의 회전자(3)의 보극(4b) 주변에 다수의 비-자기 도전성 바(23)가 삽입된다. 이 실시예의 회전 기계의 동작은 제18 실시예와 유사하다.

<제20 실시예>

도 24는 본 발명의 제20 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자(3)의 단면도이다. 이 실시예에 따르면, 도 22의 공동(21)에는 원형 단면을 갖는 다수의 비-자기 도전성 바(24)가 삽입된다. 따라서, 극(4a)과 보극(4b) 사이의 각각의 경계가 명확해져서, 극(4a)과 보극(4b) 사이의 자기 에너지의 변동이 더 증가하여 기계의 출력을 개선시킨다.

<제21 실시예>

도 25는 본 발명의 제21 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자(3)의 단면도이다. 이 실시예는 도 20의 실시예와 유사하지만 회전자 코어(4)의 구성은 보극(4a)에서 4개의 팬-형 공동(25)이 제공되었다. 따라서, 영구 자석(6)과 공동(25)의 높은 자기 저항의 작용으로, 보극 축의 방향에 따른 자속이 감소되므로 극(4a)과 보극(4b) 사이의 자기 에너지의 변동이 더 증가하여 회전 기계의 출력을 개선시킨다.

<제22 실시예>

도 26은 본 발명의 제22 실시예에 따른 자기 저항형 회전 기계의 회전자(3)의 단면도이다. 이 실시예는 도 21의 실시예와 유사하지만 회전자 코어(4)의 구성은 보극(4a)에서 4개의 팬-형 공동(25)이 제공되어 있다. 이 실시예의 기계의 동작은 제21 실시예와 유사하다.

도 22, 23, 24의 비-자기 도전성 바(23)에 관하여 그 형상은 이들 실시예의 변형예에서 사각형이나 삼각형으로 될 수 있다.

<제23 내지 제25 실시예>

도 27 내지 도 29는 각각 본 발명의 제23 내지 제25 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 이들 실시예들은 공통적으로, 팬형 공동(25)가 제21 실시예에서와 같이, 도 22 내지 도 24의 회전자(4)에 각각 형성되어 있다. 이들 실시예들의 회전자(3)의 동작은, 보극(4b)의 자기 저항이 공동(25)에 의해 증가된다는 점을 제외하면, 제18 내지 제20 실시예의 회전자(3)의 동작과 동일하다.

<제26 실시예>

도 30은 본 발명의 제26 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 제25 실시예의 변형예에서, 동일한 부분의 공동(21)가 회전자(3)의 전체 주변 위에 일정 간격으로 구성된다. 공동(21)에서, 극(4a) 중 일부는 회전자(3)의 축 방향으로 연장하는 자기 도전성 바(27)로 채워지는 반면, 보극(4b)내의 다른 공동(21)는 회전자(3)의 축 방향으로 비자기 도전성 바(24)로 채워진다. 그 결과, 회전자(3)의 주변 위에 동일한 구성의 도전성 바(24, 27)를 제공함에 따라, 유도 전류가 기계의 시동시 전기자 권선(2)으로부터의 유속에 의해 바(24, 27)에 흘러, 기계를 자동-시동시킨다.

<제27 실시예>

도 31은 제26 실시예와 유사한 제27 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 즉, 본 실시예에 따르면, 회전자(3)에는 제26 실시예의 회전자(3)로부터 극(4a)내의 공동(21)를 제거함으로써 비자기 도전성이 제공된다. 또한, 이 회전자(3)에서, 기계의 시동시 큰 유도 전류가 도전성 바(24)에 흐르기 때문에, 자동-시동이 보장될 수 있다.

한편, 공동(25)가 보극(4b)에 형성되어 있는 제21 내지 제26 실시예는 공통으로, 회전자(3)의 각 브릿지 부분(즉, 보극(4b)의 주변부)은, 기계가 고속으로 회전할 때 그 원심력에 의해 외부로 변형되기 쉽다.

도 32 내지 도 35는, 회전자(3)가 고속의 기계 회전으로 인하여 변형되지 않도록 하기 위해 각각 제공되는 회전자 코어(4)의 각 단면도이다. 다음의 실시예에서, 도 32 내지 도 35의 각 회전자 코어(4)는, 예를 들면, 도 30에 각각 도시된 다수의 회전판을 적층함으로써 얻어질 수 있는 회전자 코어 조립체의 양축 단부상에 배치되거나 또는 조립체의 축 중간 위치로 삽입될 수 있다.

<제28 실시예>

도 32는 제28 실시예에 따른 회전자의 구성요소로서 회전자 코어판(4A)을 도시한다. 회전자 코어판(4A)을 제공하기 위해, 팬형 공동(25)는 도 30의 회전자 코어(4)로부터 제거되어, 회전자 코어판(4A)는 영구 자석(6)을 수용한 회전자(5)를 제외한 공동이 없는 구조로 완성된다. 그 결과, 코어판(4A)이 회전자의 양축 단부상에 구성되거나 또는 하나 이상의 코어판(4A)이 회전자에 개재되는 회전자 코어(4)에서, 기계가 회전자의 보극(4b)의 보강으로 인하여 고속으로 회전할 때 원심력을 버틸 수 있다.

<제29 실시예>

도 33은 제29 실시예에 따른 회전자의 구성요소로서 회전자 코어판(4A)을 도시한다. 본 실시예에 따르면, 코어판(4B)에는 각각의 보극(4b)에서 도 30의 공동(25)보다 약간 작은 공동(28)이 제공된다. 그 결과, 코어판(4B)이 회전자의 양축 단부상에 구성되거나 또는 하나 이상의 코어판(4B)이 회전자에 개재되는 회전자 코어(4)에는, 회전자의 보극(4b)이 보강된다.

<제30 실시예>

도 34는 제30 실시예에 따른 회전자의 구성요소로서 회전자 코어판(4C)을 도시한다. 본 실시예가 도전성 바의 구성면에서 도 30의 실시예와 유사하지만, 전자의 실시예는, 코어판(4C)에는 각각의 보극(4b) 내부로 회전자의 원주 방향으로 외부로 연장하는 브릿지 부재(29)가 제공된다는 점에서 후자의 실시예와는 다르다. 조립체에서, 하나 이상의 코어판(4C)이 회전자의 보극(4b)을 보강하기 위하여 도 30의 다수의 회전자 코어(4)를 적층함으로써 얻어진 회전자내에 개재된다.

<제31 실시예>

도 35는 제31 실시예에 따른 회전자의 구성요소로서 회전자 코어판(4D)을 도시한다. 본 실시예가 회전자 구조면에서 도 31의 실시예와 유사하지만, 전자의 실시예는, 코어판(4D)에는 각각의 보극(4b) 내부로 회전자의 원주 방향으로 외부로 연장하는 브릿지 부재(29)가 제공된다는 점에서 후자의 실시예와는 다르다. 조립체에서는, 하나 이상의 코어판(4D)이 회전자의 보극(4b)을 보강하기 위하여 도 31의 다수의 회전자 코더(4)를 적층함으로써 얻어진 회전자내에 개재된다.

<제32 실시예>

도 36은 본 발명의 제32 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 본 실시예에 따르면, 회전자(3)는 보극(4b)에 형성된 공동(25)를 갖고 회전자(3)의 전제 주변 위에는 도전성 재료의 원통형 부재(30)로 피복된다. 원통형 부재(30)의 재료는 비자성체, 예를 들면, 구리, 알루미늄 등일 수 있다. 대안적으로는, 부재(30)는 우수한 도전율을 나타내는 자성체로 만들어질 수 있다.

그 결과, 기계가 시동할 때, 시동 토크는 부재(30)의 축 방향으로 흐르는 유도 전류에 의해 발생되므로, 회전자(3)의 자동-시동을 가능케 한다. 원통형 부재(30)를 사용하는 본 실시예의 이 회전자(3)가, 다수의 도전성 바가 회전자 코어내에 내장된 실시예의 것에 비해 부품수가 감소하기 때문에, 회전자의 기계적 강도는 기계의 생산을 쉽게 하면서 개선될 수 있다는 것을 알아야 한다.

우수한 도전율을 나타내는 재료로서, Cu-Fe 합금이 부재(30)에 적당할 수 있다. 추가로, 원통형 부재의 두께가 도자율 및 도전율에 의해 결정되는 외피 두께의 1 내지 4배 크도록 설정되는 경우, 회전자의 시동 토크를 증가시키고 기계 동기화시의 슬립을 감소시킬 수 있으므로, 기계에 대한 풀-인(pull-in)이 특히 용이해질 수 있다.

<제33 실시예>

도 37은 본 발명의 제33 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 본 실시예에 따르면, 강판을 코어판들로 펀칭할 때의 수율을 향상시킨다는 관점에서, 회전자(3)는 보극들의 접속부 (교차부)들을 각각 상쇄하면서 극축을 따라 연장되는 직교형 코어(31)에 의해 실질적으로 구성된다. 회전자 코어(31)에서, 극(31a) 각각은 도브테일(dovetail)식으로 형성된 선단부를 갖는다. 또한, 도전 재료의 원통형 부재(32)가 그 내면 상에서 회전자 코어(31)의 도브테일 단부들과의 연결을 위해 도브테일 홈들을 갖도록 제공된다. 연결이라는 관점에서, 이와 같이 구성된 부재(32)는 회전자 코어(31)에 꼭 들어 맞는다. 이러한 방식으로, 상술한 회전자(3)의 공동들(25)은 코어(31)를 둘러싸는 직교형 회전자 코어(31)와 원통형 부재(32)에 의해 규정된다. 본 실시예의 기계의 동작은 제32 실시예와 동일하다. 또한, 코어의 구성으로부터도, 제조 수율이 향상되어, 제조 단가가 저감될 수 있다. 회전자 코어(31)가 도브테일 단부들과 도브테일 홈들의 연결에 의해 원통형 부재에 확실하게 고정되기 때문에, 회전자가 고속으로 회전하는 경우에도 공전이 발생하지 않아서 회전자의 강도가 향상될 수 있다. 이들 도전성 부재(30 및 32)의 자계에 대해서는, 보극(4b)의 자기 저항을 향상시키고, 보극 축들에 따라서 자속을 감소시키기 위해, 그들을 비자기 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 부재들(30 및 32)은 양호한 도전도를 나타내는 자기 재료로 구성될 수 있다.

도전성 재료를 사용하는 경우에, 제32 실시예와 유사하게, 원통형 부재의 두께가 투자율과 도전도에 의해 결정되는 라인드(rind) 두께의 1배 내지 4배가 된다면, 회전자의 시동 토크를 향상시키고 이 기계와의 동기에서 공전을 감소시킬 수 있어서, 기계의 구동이 더욱 용이해질 수 있다.

<제34 실시예>

도 38은 본 발명의 제34 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 제33 실시예의 변형에서, 컨덕터는 극들의 외면들에 이어지는 4개의 곡선화된 쉘 부재들(33)에 의해 구성된다. 쉘 부재(33) 각각은 보극(4a)에 겹쳐지는데, 이것은 회전자의 직경 방향에서 극(4a)의 선단부의 내부에 위치되며 부재(33)의 도브테일 홈들과 도브테일 돌출부(33a)간의 결합부에 의해 보극(4b)과 일체화된다. 본 실시예에 따르면, 보극들(4b)은 쉘 부재들(33)로 덮여지기 때문에, 유도 전류가 기계의 시동시에 보극들(4b)에서 흘러, 기계의 자동 시동을 가능하게 한다. 더우기, 쉘 부재(33) 각각은 원형 단면을 갖는 회전자(3)를 형성하기 위해 극(4a)의 외면에 연속되도록 만들어지기 때문에, 공기 저항(공기 마찰)을 감소시킬 수 있어서 회전의 효과가 향상될 수 있다.

<제35 실시예>

도 39는 본 발명의 제35 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 본 실시예에 따르면, 제34 실시예의 쉘 부재(33)와 유사한 도전성 쉘 부재(34)가 회전자(3)의 공동(25) 각각에서 회전자 코어(4) 상에 고정된다. 동작시에, 유도 전류는 기계의 시동시에 상대적으로 보극들(4a)의 외부에 위치된 쉘 부재들(34)에서 흘러서 기계의 자동 시동을 가능하게 한다.

<제36 실시예>

도 40은 본 발명의 제36 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이며, 이는 제33 및 제34 실시예와 유사하다. 본 실시예에 따르면, 보극들(4b)은 도 38의 회전자(3)에서 제거되어(9), 회전자 코어(4)는 일반적으로 단면부를 갖도록 형성된다. 또한, 극(4a) 각각의 주변 단부들은 도전성 쉘 부재들(35)의 주변 단부들과의 결합을 위하여 갈고리 형태를 갖는다. 극들(4a)이 이러한 형태를 갖기 때문에, 회전자(3)의 원심력이 부재들(35)에 미치더라도 회전자(3)에서 분리되는 것이 방지될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 실시예의 도전성 쉘 부재(35) 각각은 보극에서 회전자(3)의 일부를 구성한다. 동작시에, 유도 전류는 기계의 시동시에 쉘 부재들(35)에서 흘러, 기계의 자동 시동을 가능하게 한다. 더우기, 각각의 쉘 부재(33)는 극(4a)의 외면에 연속되도록 만들어지기 때문에, 공기 저항(공기 마찰)을 줄일 수 있어서, 회전 효과가 향상될 수 있다.

본 실시예에서는 쉘 부재들(35)이 서로 분리되어 있지만, 그 변형으로서, 쉘 부재들(35)이 서로 환상부들(annular portions: 36)을 통해 서로 접속되는 도 41의 원통형 부재(37)로 대체될 수도 있다.

<제37 실시예>

도 42는 본 발명의 제37 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 제1 실시예와 동일한 방식으로, 자기 저항형 회전기는 4극 전자기 권선(2)을 구비한 고정자(1) 및 이 고정자(1)에 내장된 회전자(3)를 포함한다.

본 실시예는 회전자 코어(4)의 주변 전체를 덮는 원통형 도전성 부재에 의해 특징지워 진다. 도 43에 도시된 바와 같이, 원통형 도전성 부재(38)는 부재(38)의 축 방향으로 각각 연장되는 복수의 긴 슬릿들(38a)을 원주 방향을 따라서 갖는다.

슬릿(38a)이 형성되기 때문에, 기계 시동시의 유도 전류는, 도 43의 화살표 A로 도시된 바와 같이, 회전자의 축 방향 및 원주 방향을 따라서 흐른다. 따라서, 전자기 권선과 회전자 사이의 자기 커플링은 회전자에 대하여 커다른 시동 토크를 제공하도록 보강되어 회전자(3)의 자동 시동을 가능하게 한다.

본 실시예의 원통형 부재(38)는 단순한 구조를 갖기 때문에, 제조되기가 용이하며 충분한 역학적 강도를 보장함을 주목해야 한다. 또한, 회전자(3)의 주면이 부재(38)에 의해 평활화되기 때문에, 공기 저항(공기 마찰)을 줄일 수 있어서 그 회전 효과가 향상될 수 있다.

양호한 도전도를 나타내는 재료로서, 예를 들어 알루미늄 첨가 철, 실리콘 첨가 철, 구리-철 합금 등이 부재(38)의 재료로 채택될 수 있다. 이 경우, 원통형 부재(38)의 두께가 투자율과 도전도에 의해 결정되는 라인드(rind) 두께의 1배 내지 4배가 된다면, 회전자의 시동 토크를 향상시키고 이 기계와의 동기에서 공전을 감소시킬 수 있어서, 기계의 구동이 더욱 용이해질 수 있다. 대안적으로, 부재(38)가 코어(4)와 동일한 자성 재료로 만들어지더라도, 극들(4a)을 흐르는 자속(주 자속) 상에 영향을 미치지 않는다.

<제38 실시예>

도 44는 본 발명의 제38 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 본 실시예의 자기 저항형 회전기는 회전자(3)가 보극(interpole)에 공동(25)을 구비하고 있다는 점에서 제37 실시예와 다르다. 원통 부재(25)를 포함한 다른 구조는 제37 실시예와 유사하다.

본 실시예에 따르면, 보극 축을 따른 자속이 영구 자석(6)과 공동(12)으로 인한 높은 자기 저항의 작용으로 인해 더욱 감소하기 때문에, 극(4a)과 보극(4b)간의 자기 에너지의 변화가 더 증가하게 되어 기계의 출력이 향상된다.

<제39 실시예>

도 45는 본 발명의 제39 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 본 실시예의 자기 저항형 회전기는 회전자 코어(4)의 구성면에서 제38 실시예와 다르다. 회전자(3)는 강판을 코어 판으로 펀칭함에 있어 수율을 향상시키기 위하여 도 37의 실시예와 유사하게 보극 각각의 접속부(브리지 부분)를 없애면서 극 축을 따라 연장된 실질적으로 십자형인 코어(31)로 구성된다. 따라서, 각 극(31a)의 선단은 도브테일(dovetail)의 형태로 형성되며, 원통 부재(38)는 회전자 코어(31)의 도브테일 단부와 결합하기 위한 도브테일 홈를 구비한 회전자 코어(4)의 외측에 배치된다.

제37 및 38 실시예와 유사하게, 원통 부재(38)는 도 43에 도시된 바와 같이 부재의 원주 방향을 따라 배열된 복수의 슬롯(38a)을 구비한 도전성 부재로 구성된다. 공동(25)은 원통 부재(38)와 십자형 코어(31)에 의해 한정된다.

원통 부재(38)의 동작은 제37 및 38 실시예의 부재(38)의 동작과 동일하다. 또한, 코어의 구성으로부터 결과된 것으로 재료의 수율이 향상되어 제조 비용이 감소할 수 있다. 회전자 코어(31)는 도브테일 홈와 도브테일 단부의 결합에 의해 원통 부재(32)와 단단히 고정되기 때문에 회전자가 고속으로 회전할 경우에도 미끄럼의 가능성이 없으며, 따라서 회전자의 강도가 향상될 수 있다.

원통 부재(38)를 위해 미세 전도성 재료를 사용하는 경우에 원통 부재의 두께가 투자율과 도전률에 의해 결정되는 린드(rind) 두께의 1/4로 설정될 때, 회전자의 시동 토크를 증가시킬 수 있고 기계를 동기화하는 데 있어 미끄럼을 감소시킬 수 있어 특히 기계에 대한 풀인(pull-in)이 용이해질 수 있다.

그러나, 제 37 내지 39 실시예에서 공통적으로 원통 부재(38)는 보극 축을 따른 자속을 감소시키기 위하여 보극(4b)의 자기 저항을 증가시키기 위하여 비자성체로 제조될 수 있다.

<제40 실시예>

도 46a는 본 발명의 제40 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 제39 실시예의 변형으로서 회전자(3)의 도체는 원주 방향을 따라 도 46b의 복수의 슬릿(39a)을 각각 구비한 4개의 곡선형 쉘 부재(39)로 구성된다. 각 셀 부재(39)는 회전자(3)의 방사 방향으로 극(4a)의 선단의 내측에 배치된 보극(4b) 위에 중첩되어 있고, 도브테일 홈와 부재(39)의 도브테일 돌출부간의 결합에 의해 보극(4b)과 합체된다. 본 실시예에 따르면, 보극(4b)이 쉘 부재(39)로 덮여 있기 때문에 기계의 시동시 보극(4b)에 유도 전류가 흐르게 되어 기계의 자가 시동이 허용된다. 더욱이, 각 쉘 부재(39)는 원형 단면의 회전자(3)를 형성하도록 극(4a)의 외측면으로 연장하기에 적합하기 때문에 공기 저항 (공기압)을 감소시킬 수 있어 회전 효율이 향상될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 쉘 부재(39)는 미세한 전도성을 나타내는 비자성체, 예컨대 구리, 알루미늄 등으로 구성된다. 따라서, 기계가 동작할 때, 회전자(3)의 보극(4b)의 외측면 근처에도 유도 전류가 흐르게 되어 기계의 자가 시동 특성이 향상된다. 동시에 쉘 부재의 비자성으로 인해 보극(4b)에서 자기 저항이 더욱 증가하기 때문에 극(4a)과 보극(4b)간의 자기 에너지 변화가 더욱 증가하여 기계의 출력이 향상된다.

<제41 실시예>

도 47은 본 발명의 제41 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다. 본 실시예에 따르면, 회전자(3)의 도체는 회전자(3b)의 원주 방향을 따라 복수의 슬릿(39a)을 각각 구비한 곡선형의 4개의 쉘 부재(40)로 구성된다. 각 쉘 부재(40)는 회전자(3)의 각 공동(25)의 외측에 고정된다.

따라서, 기계의 시동시 보극(4b)의 외측에 상대적으로 배치된 쉘 부재(40)에 긴 경로의 유도 전류가 흐르기 때문에 기계의 자가 시동이 용이해진다.

<제42 실시예>

도 48a는 본 발명의 제40 및 41 실시예와 유사한 본 발명의 제42 실시예에 따른 자기 저항형 회전기의 회전자(3)의 단면도이다.

본 실시예에 따르면, 도 46a의 회전자(3)로부터 보극(4b)이 제거되며, 따라서 회전자 코어(4)는 전반적으로 십자형인 단면을 갖도록 형성된다. 또한, 각 극(4a)의 원주 단부는 도전성 쉘 부재(41)의 원주 단부와의 결합을 위해 훅(hook) 모양을 갖는다. 이러한 극(4a)의 형성으로 인하여 회전자(3)의 원심력이 부재(41)에 가해지는 경우에도 부재는 회전자(3)로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 쉘 부재(41)는 각 부재(41)의 양 축 단부에서 환형부(41b, 41c)를 통해 서로 접속되기 때문에, 회전자 코어(4)의 축 방향으로 연장하고 회전자(3)의 원주 방향을 따라 병렬 배치된 긴 경로의 슬릿(41a)을 형성할 수 있다. 동시에 쉘 부재(41)는 극(4a)의 외측면에 부드럽게 접속된다.

결과적으로, 본 실시예의 회전자 코어(4)는 도 45의 실시예와 유사한 효과를 가질 수 있다. 더욱이, 각 쉘 부재(41)는 극(4a)의 외측면에 연장하기 적합하기 때문에 공기 저항 (공기압)을 줄이는 것이 가능하여 회전 효율이 향상될 수 있다. 또한, 기계의 시동시 쉘 부재(41)에 긴 경로의 유도 전류가 흐르므로 기계의 자가 시동이 용이해진다.

본 실시예에서 4개의 쉘 부재(41)가 환형부(41b, 41c)를 통해 서로 접속되어 단일의 원통형 도전성 부재를 구성할지라도 쉘 부재(41)는 제40 및 41 실시예와 유사하게 제42 실시예의 변형례로서 환형부(41b, 41c)를 제거하면서 서로 분리될 수 있다.

제37 내지 42 실시예에 공통적인 것으로서, 회전자 코어(4) 외측의 도체가, 회전자 코어의 원통부에 형성되고 회전자의 원주 방향을 따라 배치되어 축 방향으로 각각 연장한 복수의 슬릿을 구비하며, 이에 따라 기계의 시동시 회전자의 축 방향으로 긴 경로를 형성하면서 유도 전류가 흐르기 때문에 아마츄어 권선과 회전자 사이의 자기 결합이 보강되어 기계의 시동 토크를 제공하게 된다.

<제43 실시예>

도 49는 본 발명의 제43 실시예에 따른 자기 저항형 회전기에서의 기계의 회전자의 방사성 방향으로의 단면도이다. 상술된 실시예에서와 유사한 방식으로, 기계는 아마츄어 권선(2)에 제공된 환형 고정자(1), 및 고정자(1) 내부의 회전자(3)를 포함한다.

본 실시예에 따르면, 회전자(3)는 십자형 섹션을 갖는 고정자 코어(4), 및 회전자 코어(4)에 인접한 환형 부재(42)에 의해 구성된다.

회전자 코어(4)는, 십자형 자성체 (예를 들면, 연강 S45C, 규소강)의 강판을 펀칭 (또는 와이어-커팅)하여 얻은 다수의 강판의 적층에 의해 구성되고, 이는 회전자(3)의 방사 방향에서 외부로 발산하는 극(4a), 및 회전자(3) 원주 방향에서 인접한 극(4a)간에 각각 삽입된 보극(4b)(비-자성 스페이스)과 함께 제공된다. 그 동안, 회전자 코어(4)와 동일한 자성체에 의해 제조된 환형 부재(42)가, 두께 T의 환형부를 갖고, 회전자 코어(4)의 세로 방향에서 확장하는 실린더 부재(4)(즉, 도면에 수직한 방향)로서 구성된다.

회전자 코어(4)를 통합하기 위해서, 환형 부재(42)가 수축 피팅, 압축 피팅 등에 의해 극들(4a) 주변에 피트된다. 따라서, 회전자의 동작시 회전자 코어(4)와 환형 부재(42)간에 슬립이 존재하지 않게 된다. 환형 부재(42)의 반지름 두께 T가 도 54에 도시된 초기의 회전자의 브릿지부(51)의 두께 t보다 작게 설정되어야 한다(T<t)는 것에 유의해야 한다. 이렇게 설정하는 이유는, 환형 부재(42)가 하나의 본체 상에 형성되므로, 이러한 부재(42) 내에서 유지된 회전자 코어(4)는 부재(42)와 동일한 두께의 브릿지부를 갖는 초기의 회전자 보다 그 세기가 큰 보극(4b)( 및 근접)을 각각 가질 수 있다. 즉, 회전자의 각각의 보극에 대해 소정의 길이를 유지할 때, 본 실시예의 회전자(3)는 동일한 조건 하에서 초기 회전자 (도 54)의 두께 t에 비해 환형 부재의 두께 T를 얇게 할 수 있다.

회전자(3), 및 회전자(3)를 갖는 자기 저항형 회전기는 다음과 같이 동작한다.

도 50은 회전자 코어(4)의 극 축에 따른 d축 방향에서의 자속 Φd을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 자속 Φd이 자로로서 극(4a)의 회전자 코어(4)에서 흐르므로, 회전기는 자로의 자기 저항이 극도로 작게 되어 자속이 용이하게 흐르는 구조를 갖게 된다. 환형 부재(42)의 두께 T가 브릿지부(51)(도 54)의 두께 t보다 작으므로, 부분(51)을 통과하여 흐르는 누설 자속(51)에 비해 부재(42)를 통과하는 누설 자속의 양을 감소시키는 것이 가능하게 된다.

도 51은 보극(4b)의 중심을 통과하는 방사축 방향에 따르는 q축의 아마츄어 전류에 의한 자속 Φd을 도시한다. 자속 Φq이 보극(4b)을 가로지르는 자로를 부분적으로 형성하나, 자속 Φq는 부재(42)를 통과하여 회전자(3)의 방사 방향에서 인접한 보극(4b) 외부에서 순차적으로 흐르는 자로를 형성한다. 본 실시예의 회전자의 이러한 자속 분포가 종래의 회전자(50)의 자속 분포와 유사하더라도, T<t로 설정되어 있으므로 보극(4b)의 자성 자항은 증가하고 환형 부재(42)에서 흐르는 자속은 회전자(50)의 브릿지부(51)에서 흐르는 자속 보다 작다. 따라서, 얇은 환형 부재(42)가 제공되어 회전자의 위치에 따라 큰 불균일한 자기가 생성되므로, 결과적으로 자성 에너지가 현격하게 변화되어 기계의 큰 출력을 발생시킨다.

또한, 본 실시예에 따른 회전자(3)는 하나의 본체로서 환형 부재(42)로 커버된 불균일한 회전자 코어(4)로 구성되어, 환형 부재(42)의 두께를 동일한 요구 조건에서 초기의 회전자보다 작게하는 것이 가능하다.

환형 부재(42)의 재료로서, 포화된 자속 밀도가 회전자 코어(4)를 형성하는 재료보다 낮은 재료를 사용하는 것은, 환형 부재(42)용 회전자 코어(4)로서 동일한 재료를 사용할 때에 비해 부재에서 q축 방향으로 자속이 흐르게 한다. 이러한 경우, 환형 부재(42)를 통해 흐르는 누설 자속도 또한 d축 방향에서의 자속에서 감소될 수 있으므로, 주 자속의 양을 증가시키고, 기계의 출력도 향상될 수 있다.

<제44 실시예>

도 52는 본 발명의 제44 실시예에 따른 회전자의 방사 방향을 따라 절단된 단면도이다. 본 실시예에 따르면, 회전자(3)는 예를 들어 Nd-Fe-B형 영구 자석(6)이 회전자 코어(4)의 각 극의 양측 상에 원주 방향으로 배치되는 특징이 있다. 본 실시예의 환형 부재(42) 기계에 대해서는 제3 실시예와 유사함에 유의한다.

영구 자석(6)은 화살표 A로 도시된 극 축에 수직한 방향으로 자화되고 보극(4b)으로 진입하는 전기자 권선(2)의 q-축 자속을 막도록 또한 자화된다. 다시 말해서, 각 극 사이에 삽입하는 대향 자석(6)은 극(4a)에 수직한 자화 방향의 측면에서는 서로 동일하다. 반면에, 각 보극(4b)의 양측 상의 대향 자석(6)은 회전자(3)의 원주 방향으로의 자화 방향의 측면에서 서로 다르며, 자석(6)으로부터의 자속이 보극(4b)에서의 방사 방향으로 흐르는 방식으로 또한 배열된다. 본 실시예의 회전자(3)에 따르면, 영구 자석(6)의 자속이 환형 부재(52)의 동작 외에 q-축 자속에 대항하도록 동작하기 때문에, 보극(4b)에서의 자기 저항 또한 증가되어 기계의 출력을 향상시킨다.

한편, 본 실시예의 자기 저항형 회전 기계는 제조 공정의 측면에서 종래 자기 저항형 회전 기계보다 우수하다.

도 53a 내지 53d는 도 52의 회전자 제조의 예를 도시하는 도면이다. 본 제조 공정에서는, 영구 자석(6)이 자화기에 의해 자화됨에 유의한다. 즉, 제조 공정에 따르면, 우선 십자형으로 절단된 다수의 자석 판을 서로 적층하여 고정시켜, 극(4a) 및 보극(4b)을 갖는 회전자 코어(4)가 준비된다(도 53a 참조).

다음, 자화되기 전에 영구 자석(6)의 각 극(4a)의 양측면에 접착제를 바른다(도 53b 참조).

다음, 자석(6)을 갖는 회전자 코어(4)가 도 54c에 도시된 바와 같이 자화기(60)에 놓이고, 이어서 자석(6)이 상기 언급된 자화 방향을 갖도록 차례로 자화된다. 모든 영구 자석(6)이 자화되고 나면, 회전 코어(4)가 자화기(60)로부터 분리된 후, 환형 부재(42)가 수축-피팅(shrinkage-fitting), 압축-피팅(press-fitting) 등에 의해 회전자 코어(4)에 장착되어, 회전자(3)를 완성한다. (도 53d 참조)

이러한 방식으로, 회전자(3)는 구성 요소로서 십자형 회전자 코어(4)를 포함하기 때문에, 극(4a)에 미리 자화된 자석(6)을 용이하게 부착할 수 있다. 게다가, 그렇게 부착된 자석(6)이 회전자 코어(4)를 노출하기 때문에, 자석(6)을 갖는 회전자 코어(4a)를 자화기(60)에 용이하게 배치할 수 있다.

상기 언급된 방법의 변형에 있어서, 미리 자화된 자석(6)이 회전자 코어(3)의 극(4a)의 측면에 부착될 수 있고, 이후 환형 부재(42)가 회전자 코어(4) 상에 맞춰질 수 있다. 이와 같은 경우, 회전자 코어(4)의 구성으로 인해, 자화된 자석(6)을 코어(4)에 용이하게 삽입할 수 있어, 회전자(3)를 완성하기 위한 조립 공정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 변형에 있어서, 환형 부재(42)는 회전자(3)의 풍손을 손쉽게 감소시키는 측면에서 비자성 물질로 만들어질 수 있다.

마지막으로, 본 기술 분야에 숙련된 자라면, 회전 기계의 양호한 실시예들에 대한 상기 설명들을 이해할 것이며, 본 발명의 본질 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 발명에 따르면, 소형이면서 고 출력을 제공하고 광범위한 가변 속도에서 동작할 수 있는 자기 저항형 회전 기계가 제공된다.

Claims (47)

1. 자기 저항형 회전 기계(reluctance type rotating machine)에 있어서,

   전기자 권선을 가진 고정자,

   회전자 코어를 갖고 그 원주 방향에 자기 불평형이 제공되는 회전자, 및

   상기 회전자 코어 내에 배치되며, 상기 회전자에 규정된 인접하는 극들(poles) 사이를 지나는 상기 전기자 권선의 자속(flux)을 상쇄(negate)시키기 위한 다수의 영구 자석 - 상기 영구 자석의 각각은 상기 회전자의 자화를 촉진시키기 위해 한 방향과 다른 한 방향으로 자화됨 - ,

   을 포함하며,

   상기 전기자 권선이 여자되지 않았을 때에 상기 영구 자석의 자속의 30% 이상이 상기 회전자에 분배되고, 상기 기계가 로드되었을 때에 상기 영구 자석의 쇄교(interlinkage) 자속이 전기자 전류 및 영구 자석으로 이루어진 합성 쇄교 자속의 10% 이상이 되도록 상기 회전자 코어 내의 자성 부분을 보장하는 자기 저항형 회전 기계.
2. 자기 저항형 회전 기계에 있어서,

   전기자 권선을 가진 고정자,

   회전자 코어를 갖고 그 원주 방향에 자기 불평형이 제공되는 회전자, 및

   상기 회전자 코어 내에 배치되며, 상기 회전자에 규정된 인접하는 극들(poles) 사이를 지나는 상기 전기자 권선의 자속(flux)을 상쇄(negate)시키기 위한 다수의 영구 자석 - 상기 영구 자석의 각각은 상기 회전자의 자화를 촉진시키기 위해 한 방향과 다른 한 방향으로 자화됨 - ,

   을 포함하며,

   상기 전기자 권선이 여자되지 않았을 때에 상기 영구 자석의 자속의 80% 이상이 상기 회전자에 분배되고, 상기 기계가 로드되었을 때에 상기 영구 자석의 쇄교(interlinkage) 자속이 전기자 전류 및 영구 자석으로 이루어진 합성 쇄교 자속의 5% 이상이 되도록 상기 회전자 코어 내의 자성 부분을 보장하는 자기 저항형 회전 기계.
3. 자기 저항형 회전 기계에 있어서,

   전기자 권선을 가진 고정자,

   회전자 코어를 갖고 그 원주 방향에 자기 불평형이 제공되는 회전자, 및

   상기 회전자 코어 내에 배치되며, 상기 회전자에 규정된 인접하는 극들(poles) 사이를 지나는 상기 전기자 권선의 자속(flux)을 상쇄(negate)시키기 위한 다수의 영구 자석 - 상기 영구 자석의 각각은 상기 회전자의 자화를 촉진시키기 위해 한 방향과 다른 한 방향으로 자화됨 - ,

   을 포함하며,

   공기 갭이 있는 상기 영구 자석의 자속에 있어서 상기 영구 자석의 자속 밀도의 기본파에서의 최대값이 0.2 내지 0.6T인 자기 저항형 회전 기계.
4. 제1항에 있어서, 상기 영구 자석의 자화 방향은 상기 회전자의 원주 방향과 실질적으로 동일한 자기 저항형 회전 기계.
5. 제4항에 있어서, 상기 회전자에는 인접하는 극들 사이에 제1의 비자성 부분이 제공되는 자기 저항형 회전 기계.
6. 제5항에 있어서, 상기 각 극의 폭은 한 극의 중심으로부터 인접하는 극의 중심까지의 원주 거리에 대응하는 극 피치 보다 0.3 내지 0.5 배 긴 자기 저항형 회전 기계.
7. 제6항에 있어서, 상기 회전자는 각각이 인접하는 극들 사이의 주변에 형성되어 상기 인접하는 극들을 자기적으로 연결시키는 다수의 자성 부분을 갖는 자기 저항형 회전 기계.
8. 제7항에 있어서, 상기 회전자에는 상기 영구 자석의 각 내측 부분을 통해서 반경 방향으로의 자속의 누설을 감소시키기 위한 제2의 비자성 부분이 제공되는 자기 저항형 회전 기계.
9. 제8항에 있어서, 상기 인접하는 극 간의 상기 제1의 비자성 부분은 상기 영구 자석 외측의 자기 저항을 현저하게 증가시키지 않도록 배치되는 자기 저항형 회전 기계.
10. 제9항에 있어서, 상기 회전자 코어와 고정자 간의 갭에 있어서, 상기 인접하는 극 간의 보극(interpole)의 외측의 갭 길이는 극(pole) 외측의 갭 길이 보다 큰 자기 저항형 회전 기계.
11. 제10항에 있어서, 인접하는 극간의 중심축 방향에서의 전기자 전류에 의한 자속과 상기 영구 자석의 자속이 서로 상쇄되어 상기 중심축 방향에서의 합성 자속이 실질적으로 제로와 동일한 자기 저항형 회전 기계.
12. 제11항에 있어서, 인접하는 극 간의 중심축 방향에서 자속을 형성하는 전기자 전류 성분이 최대가 되는 조건하에서, 인접하는 극간의 중심축 방향에서의 전기자 전류 성분에 의한 자속과 상기 영구 자석의 자속이 서로 상쇄되어 상기 중심축 방향에서의 합성 자속이 실질적으로 제로와 동일한 자기 저항형 회전 기계.
13. 제12항에 있어서, 상기 기계가 쇼트 회로에서 전기적으로 접속되었을 때에 상기 영구 자석의 자속에 의해서 형성된 전기자 전류와 결합되어, 상기 전기자 전류에서 얻어지는 주울 손실(Joule-loss)로부터 유도된 열이 상기 기계에서 열적으로 허용되는 값 미만 또는 상기 전기자 전류에 의해서 생성된 제동력이 상기 회전 기계에서 허용되는 값 미만이 되도록 상기 영구 자석의 자속과 제로 쇄교하는 전기자 전류의 졍우에 있어서의 상기 영구 자석에 의해서 형성된 상기 자속의 쇄교가 결정되는 자기 저항형 회전 기계.
14. 제5항에 있어서, 상기 영구 자석은 상기 인접하는 극간에 배열되고, 상기 극 간의 제1의 비자성 부분에는 도전 재료가 제공되는 자기 저항형 회전 기계.
15. 제13항에 있어서, 상기 회전자의 주변에는 상기 회전자의 축 방향으로 연장하는 다수의 도전 부재가 제공되는 자기 저항형 회전 기계.
16. 제15항에 있어서, 상기 회전자의 각 축 단부들 상에 배열된 자성 단부 링 쌍(a pair of magnetic end rings)을 더 포함하는 자기 저항형 회전 기계.
17. 자기 저항형 회전 기계에 있어서,

    전기자 권선을 가진 고정자,

    회전자 코어를 갖고 그 원주 방향에 자기 불평형이 제공되는 회전자, 및

    상기 회전자의 각 극의 방향을 따라 상기 회전자 코어 내에 배치되며, 상기 회전자에 규정된 인접하는 극들(poles) 사이를 지나는 상기 전기자 자속을 자속(flux)을 상쇄(negate)시키기 위한 다수의 영구 자석

    을 포함하며,

    상기 인접하는 극 간의 각 보극은 상기 회전자의 반경 방향에서 상기 극의 외측면에 대하여 리세스된 외측면을 갖는 자기 저항형 회전 기계.
18. 제17항에 있어서, 상기 영구 자석 각각은 상기 회전자의 반경 방향에서의 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이에 상기 회전자 코어의 일부분이 배치되도록 배열된 자기 저항형 회전 기계.
19. 제18항에 있어서, 상기 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이의 부분은 상기 전기자 자속에 의해서 자기적으로 포화되는 반경 두께를 갖는 자기 저항형 회전 기계.
20. 제18항에 있어서, 상기 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이의 부분은 그 중심에서 상기 보극의 반경 두께 보다 작은 반경 두께를 가진 자기 저항형 회전 기계.
21. 제18항에 있어서, 상기 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이의 부분이 임의의 반경 두께를 가짐으로써 상기 전기자 권선으로 전류가 흐르지 않을 때에 상기 전기자 권선과 쇄교하는 상기 영구 자석의 자속의 갭 자속 밀도가 0.1T와 동일 또는 그 미만이 되는 자기 저항형 회전 기계.
22. 제18항에 있어서, 상기 영구 자석 각각은 상기 회전자 코어의 일부분외에 상기 영구 자석의 외측 단부와 상기 회전자의 외측 주변 사이의 공간을 형성하도록 배열되는 자기 저항형 회전 기계.
23. 제22항에 있어서, 상기 스페이스는 비자성 재료로 채워져 있는 자기 저항형 회전 기계.
24. 제22항에 있어서, 상기 회전자 코어의 각 보극 부분에는 공동이 형성되어 있는 자기 저항형 회전 기계.
25. 자기 저항형 회전 기계에 있어서,

    전기자 권선을 가진 고정자,

    회전자 코어를 가지며, 그 원주 방향에 자기 불평형이 제공되며 권수에 의해서 상기 회전자 코어 내의 극과 보극을 규정하는 회전자, 및

    상기 회전자의 각 극의 방향을 따라 상기 회전자 코어 내에 배치되며, 상기 회전자에 규정된 인접하는 극들 사이를 지나는 전기자 자속을 상쇄(negate)시키기 위한 다수의 영구 자석, 및

    상기 회전자 코어의 주변부에 배열되며 내부에서 유도 전류를 발생시키기 위한 도체

    를 포함하는 자기 저항형 회전 기계.
26. 제25항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자의 축 방향으로 연장하도록 상기 회전자 코어의 각 극의 외측면의 부근에 매립된 다수의 자기 바(a plurality of magnetic bars)로 구성되는 자기 저항형 회전 기계.
27. 제26항에 있어서, 상기 회전자는 상기 회전자의 반경 방향에서의 상기 영구 자석의 외측의 각 코어 부분에 형성된 공동을 가진 자기 저항형 회전 기계.
28. 제27항에 있어서, 상기 회전자 코어에는 각 보극의 외측면의 부근에 상기 회전자의 축 방향으로 연장하며 내부에서 유도 전류를 발생시키는 다수의 비자성 도체 바가 제공되는 자기 저항형 회전 기계.
29. 제28항에 있어서, 상기 회전자의 공동은 상기 회전자의 축방향으로 연장하며 내부에서 유도 전류를 발생시키는 다수의 비자성 도체 바로 채워져 있는 자기 저항형 회전 기계.
30. 제25항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자의 축 방향으로 연장하도록 상기 회전자 코어의 각 극의 외측면 부근에 매립된 다수의 깊은 홈의 자성 바 및 상기 회전자의 축 방향으로 연장하도록 상기 회전자 코어의 각 보극의 외측면 부근에 매립된 다수의 비자성 바를 포함하는 자기 저항형 회전 기계.
31. 제25항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자의 축 방향으로 연장하도록 상기 회전자 코어의 각 보극의 외측면 부근에 매립된 다수의 비자성 바로 구성된 자기 저항형 회전 기계.
32. 제25항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자 코어의 외측면을 커버하도록 설계된 자기 저항형 회전 기계.
33. 제32항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자 코어의 전체 외측면을 커버하도록 원통형을 갖는 자기 저항형 회전 기계.
34. 제32항에 있어서, 상기 도체는 상기 보극을 커버하도록 상기 극의 외측면과 연결된 다수의 쉘(shell) 부재로 구성된 자기 저항형 회전 기계.
35. 제25항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자 코어의 각 보극의 외측면의 부근에 배열되며 상기 회전자의 원주 방향을 따라 만곡되어 있는 자기 저항형 회전 기계.
36. 제25항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자 코어의 원통형 부분에 형성되고 상기 회전자의 원주 방향을 따라 배열된 다수의 슬릿을 가진 자기 저항형 회전 기계.
37. 제36항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자 코어의 외측면을 커버하도록 형성된 자기 저항형 회전 기계.
38. 제37항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자 코어의 전체 외측면을 커버하도록 원통형을 가진 자기 저항형 회전 기계.
39. 제38항에 있어서, 상기 도체는 상기 보극을 커버하도록 상기 극의 외측면과 접속되는 다수의 쉘 부재로 구성되는 자기 저항형 회전 기계.
40. 제36항에 있어서, 상기 도체는 상기 회전자 코어의 각 보극의 외측면의 부근에 배열되며 상기 회전자의 원주 방향을 따라 만곡되어 있는 자기 저항형 회전 기계.
41. 제37항에 있어서, 상기 도체는 도전성 자성 재료로 이루어진 자기 저항형 회전 기계.
42. 자기 저항형 회전 기계에 있어서,

    전기자 권선을 가진 고정자,

    회전자 코어 및 상기 회전자 코어의 외측의 환형 부재를 가진 회전자 - 상기 회전자 코어는 각각이 상기 회전자의 반경 방향으로 외측으로 돌출하는 코어부로 이루어진 다수의 극과 상기 회전자의 원주 방향에서 인접하는 극간에 각각 배치된 다수의 보극을 포함함 - , 및

    상기 극의 주변을 둘러싸도록 상기 회전자 코어에 정합되는 환형 부재

    를 포함하는 자기 저항형 회전 기계.
43. 제42항에 있어서, 상기 회전자에는 상기 원주 방향에서의 상기 극의 각 측면 상에 상기 보극을 괸통하는 전기자 자속을 상쇄시키도록 자화된 다수의 영구 자석이 제공되는 자기 저항형 회전 기계.
44. 제42항에 있어서, 상기 환형 부재는 자성 재료로 이루어진 자기 저항형 회전 기계.
45. 제44항에 있어서, 상기 환형 부재는 그 재료의 포화 자속 밀도가 상기 회전자 코어를 형성하는 재료의 포화 자속 밀도보다 낮은 재료로 구성되는 자기 저항형 회전 기계.
46. 회전 기계의 회전자를 제조하는 방법에 있어서,

    각각이 상기 회전자의 반경 방향에서 외측으로 돌출하는 코어 부분으로 이루어진 다수의 극과, 각각이 상기 회전자의 원주 방향에서 인접하는 극 사이에 배치된 다수의 보극을 가진 회전자 코어를 준비하는 단계,

    상기 회전자의 원주 방향에서 상기 극의 각각의 측면에 대한 자화 이전에 상기 다수의 영구 자석을 배열하는 단계,

    상기 회전자 코어를 자화 유닛 상에 세팅하여 상기 영구 자석을 자화하는 단계, 및

    환형 부재가 상기 극의 주변을 둘러싸는 방식으로 상기 환형 부재를 상기 회전자 코어에 정합시키는 단계

    를 포함하는 회전 기계의 회전자를 제조하는 방법.
47. 회전 기계의 회전자를 제조하는 방법에 있어서,

    각각이 상기 회전자의 반경 방향에서 외측으로 돌출하는 코어 부분을 가진 다수의 극과, 각각이 상기 회전자의 원주 방향에서 인접하는 극 사이에 배치된 다수의 보극을 가진 회전자 코어를 준비하는 단계,

    상기 회전자의 원주 방향에서 상기 극의 각각의 측면에 대한 자화 후에 상기 다수의 영구 자석을 배열하는 단계, 및

    환형 부재가 상기 극의 주변을 둘러싸는 방식으로 상기 환형 부재를 상기 회전자 코어에 정합시키는 단계

    를 포함하는 회전 기계의 회전자를 제조하는 방법.